Jennifer Doudna, co-desarrolladora de CRISPR y galardonada con el Nobel de Química 2020, afirma que hay una “revolución en camino” en cultivos y animales adaptados al clima. Ya se estan desarrollando cultivos con mejor tolerancia a la sequía, que capturan mayor carbono atmosférico, e incluso animales resistentes a enfermedades zoonóticas como la gripe aviar.
MIT Technology Review / 2 de noviembre, 2024.- Jennifer Doudna, una de las inventoras de la revolucionaria herramienta de edición genética CRISPR, dice que la tecnología ayudará al mundo a lidiar con los crecientes riesgos del cambio climático al producir cultivos y animales más adaptados a condiciones más cálidas, más secas, más húmedas o más extrañas.
“El potencial es enorme”, dice Doudna, quien compartió el Premio Nobel de Química 2020 por su papel en el descubrimiento. “Hay una revolución en camino ahora mismo con CRISPR”.
El mes pasado, el Instituto de Innovación Genómica (IGI), que Doudna fundó, organizó la Cumbre sobre Clima y Agricultura en la Universidad de California, Berkeley, donde los oradores destacaron el papel que puede desempeñar la edición genómica para abordar los crecientes peligros del cambio climático. Doudna se sentó para una breve entrevista con MIT Technology Review al margen del evento a puertas cerradas.
Ella y sus coautores publicaron su estudio histórico sobre la técnica en Science hace 12 años, demostrando que un sistema inmunológico bacteriano podría ser programado para localizar y cortar secciones específicas de ADN. Los primeros pacientes han comenzado a recibir el primer tratamiento médico aprobado creado con las tijeras genómicas, una terapia genética para la anemia falciforme, y una lista cada vez mayor de alimentos creados con CRISPR están llegando lentamente a las estanterías de los supermercados.
Hay muchas más plantas y animales editados con CRISPR en camino, y varios de ellos fueron alterados para promover rasgos que podrían ayudarlos a sobrevivir o prosperar en condiciones impulsadas por el cambio climático, comenzando a cumplir una promesa de larga data de la ingeniería genética. Eso incluye la descendencia de dos vacas que Acceligen, una empresa de mejoramiento de precisión con sede en Minnesota, editadas para tener pelajes más cortos y más adecuados para temperaturas más altas. En 2022, la Administración de Alimentos y Medicamentos de Estados Unidos (FDA) determinó que la carne y otros productos de ese ganado “representan un riesgo bajo para las personas, los animales, el suministro de alimentos y el medio ambiente” y pueden comercializarse para su venta a los consumidores estadounidenses.
Otras empresas están aprovechando CRISPR para desarrollar maíz con tallos más cortos y fuertes que podrían reducir la pérdida de cultivos debido a tormentas cada vez más potentes; nuevos cultivos de cobertura que pueden ayudar a secuestrar más dióxido de carbono y producir biocombustibles; y animales que podrían resistir enfermedades zoonóticas que el cambio climático puede estar ayudando a propagar, incluida la gripe aviar.
Por su parte, IGI está trabajando para desarrollar arroz que pueda soportar condiciones más secas, así como cultivos que puedan absorber y almacenar más dióxido de carbono, el principal gas de efecto invernadero que impulsa el cambio climático.
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Las técnicas de modificación genética más antiguas, que implican trasladar genes de un organismo a otro (transgenia), ya han dado como resultado éxitos agrícolas, incluidos cultivos tolerantes a los herbicidas y maíz, papas y soja con mayores resistencias contra las plagas. El uso de estas herramientas para alterar los cultivos generó temores de que los llamados «Frankenfoods» empeoraran las alergias y causaran enfermedades en los seres humanos, aunque estas preocupaciones sanitarias fueron ampliamente exageradas.
La gran esperanza es que la capacidad de CRISPR para eliminar con precisión partes específicas del ADN dentro de los genomas existentes de plantas y animales hará que sea más rápido y más fácil desarrollar cultivos y ganado resistentes al clima, evitando muchos de los escollos de las técnicas anteriores de fitomejoramiento y modificación genética. La promesa añadida es que los productos resultantes pueden resultar más atractivos para el público, ya que a menudo no llevarán ADN de otros organismos y no serán etiquetados bajo «bioingeniería» (transgenia). [CRISPR, sin embargo, también se puede utilizar para crear este tipo de plantas y animales transgénicos.]
“Es muy emocionante ver que salen al mercado estos productos, porque tienen impactos en el mundo real que son increíblemente importantes, especialmente ahora que estamos lidiando con el cambio climático y con nuestra población en expansión”, dice Doudna, profesora de bioquímica en la Universidad de California, Berkeley.
Pero todavía existen obstáculos considerables para desarrollar y comercializar nuevos cultivos y animales transformadores, así como límites a la medida en que la herramienta puede ayudar a los agricultores y las comunidades en regiones que se volverán excesivamente cálidas, secas o húmedas en las próximas décadas.
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Los próximos alimentos modificados genéticamente
En los últimos años, el Departamento de Agricultura de los EE. UU. ha relajado sus reglas sobre la regulación y el etiquetado de los alimentos modificados genéticamente (transgénicos) de manera que despejen el camino para muchas alteraciones por CRISPR.
El departamento todavía supervisa y exige divulgaciones de plantas y animales transgénicos, pero determinó que no regulará los alimentos cuando se utilicen herramientas de edición genómica como CRISPR para realizar «una única modificación que de otro modo podría haberse producido mediante mejoramiento convencional» durante períodos de tiempo más largos.
«Simplemente estamos proporcionando un rasgo que podría haber ocurrido de forma natural», dice Doudna sobre la distinción regulatoria. «Es solo que aceleramos ese proceso con CRISPR».
El Departamento de Agricultura de los Estados Unidos (USDA, por sus siglas en inglés) ha confirmado a empresas o grupos de investigación que varias docenas de cultivos desarrollados mediante el uso de CRISPR estarían exentos de regulación, según una revisión de documentos públicos realizada por MIT Technology Review.
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El aprovechamiento de CRISPR y tecnologías similares será crucial para alimentar a una creciente población mundial sin expandir drásticamente la tierra, los fertilizantes y otros recursos dedicados a la agricultura, dice Chavonda Jacobs-Young, científica en jefe del USDA. Jacobs-Young apareció en el escenario en la conferencia de la UC Berkeley y también habló con MIT Technology Review.
«Necesitamos herramientas de alta tecnología», dice. «Eso va a ser una clave importante para ayudarnos a asegurarnos de que tengamos un suministro de alimentos seguro, abundante, delicioso… y asequible».
Los métodos de cultivo convencionales, que incluyen el cruce de variedades de plantas y animales o el uso de radiación o productos químicos para crear mutaciones, son un proceso complicado. Pueden crear numerosos cambios en todo el genoma que no son necesariamente beneficiosos, lo que requiere un importante proceso de ensayo y error para descubrir mejoras.
“Lo interesante de CRISPR para la edición genética es que se pueden hacer cambios exactamente donde se quieren”, afirma Emma Kovak, analista senior de alimentos y agricultura del Breakthrough Institute. “Es absolutamente enorme en términos de ahorro de tiempo y dinero”.
Sin embargo, por muy potente y precisa que sea CRISPR, todavía se necesita mucho trabajo para apuntar a la parte correcta del genoma, evaluar si los cambios brindan los beneficios esperados y, fundamentalmente, garantizar que las ediciones no se realicen a costa de la salud general de las plantas o la seguridad alimentaria.
Pero las herramientas mejoradas de edición genética también han ayudado a revivir y acelerar la investigación para comprender mejor los genomas complejos de las plantas, que a menudo son varias veces más largos que el genoma humano. Este trabajo está ayudando a los científicos a identificar los genes responsables de los rasgos relevantes y los cambios que podrían generar mejoras.
Doudna dice que veremos muchos más cultivos editados para reforzar la resiliencia al cambio climático a medida que avance la investigación en este campo.
“En el futuro, a medida que descubramos más y más de esa genética fundamental de los rasgos, entonces CRISPR puede llegar a ser una aplicación muy práctica para crear los tipos de plantas que lidiarán con estos desafíos que se avecinan”, dice.
Plantas prácticas y vacas educadas
Los esfuerzos de IGI para desarrollar un tipo de arroz que podría ser más tolerante a la sequía que las variedades estándar resaltan tanto la promesa como los desafíos futuros.
Varios grupos de investigación han utilizado CRISPR para desactivar un gen que influye en la cantidad de poros diminutos en las hojas de la planta. Estos poros, conocidos como estomas, permiten que el arroz absorba dióxido de carbono, emita oxígeno y libere agua como un medio para controlar la temperatura. La esperanza es que con menos estomas, las plantas podrían conservar más agua para sobrevivir y crecer en condiciones más secas.
Pero ha demostrado ser un acto de equilibrio complicado. Los esfuerzos de investigación anteriores eliminaron el llamado gen STOMAGEN. Eso eliminó hasta el 80% de los poros, lo que ciertamente redujo la pérdida de agua. Pero también socavó la capacidad de las plantas para absorber dióxido de carbono y liberar oxígeno, dos factores fundamentales para la fotosíntesis.
Los investigadores del IGI se centraron en un gen diferente, EPFL10, que tuvo un efecto menos dramático, reduciendo el número de poros en un 20 % aproximadamente. Según la investigación que publicó el grupo, este ajuste ayudó a las plantas a conservar agua, pero no afectó su capacidad para regular las temperaturas o intercambiar gases.
“Lleva el cultivo de plantas al siguiente nivel”, dice Doudna sobre CRISPR. “Podemos ajustar la cantidad de esos poros aumentando o disminuyendo ciertos genes… a los niveles que realmente apoyan el crecimiento de las plantas [y] permiten a los agricultores producir arroz de la calidad y con los rendimientos que necesitan, pero sin la pérdida de agua”.
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La organización también está explorando formas en que CRISPR podría abordar el cambio climático de manera más directa. Eso incluye un programa de investigación destinado a reducir el metano que el ganado eructa, que es la principal fuente de emisiones de gases de efecto invernadero relacionadas con el ganado.
El IGI está trabajando con investigadores de la Universidad de California, Davis, y de otros lugares para explorar si CRISPR y otras herramientas emergentes podrían usarse para alterar los microbios en los estómagos del ganado de manera que se reduzca la producción de este poderoso gas de efecto invernadero.
Varios grupos de investigación y empresas emergentes están trabajando para reducir esas emisiones mediante aditivos para piensos, a menudo derivados de un tipo de alga marina. Pero la esperanza es que los cambios en el microbioma de las vacas puedan ser permanentes y hereditarios, dice Brad Ringeisen, director ejecutivo del IGI.
«Si tenemos éxito, podría ser algo que se pudiera aplicar a casi todas las vacas del mundo», dice.
Etiquetado y seguridad
Kovak dice que todavía hay muchos desafíos que podrían retrasar el desarrollo de animales y plantas editados con CRISPR, incluidos los obstáculos regulatorios que enfrentan los productos en los que se introduce ADN extraño o se realizan ediciones más complicadas. También podrían hacerlo las batallas en curso sobre los derechos intelectuales de la herramienta y las variantes que están surgiendo, y los costos o cargas que las empresas deben soportar para hacer uso de la tecnología.
La propia Doudna ha estado en el centro de una disputa complicada, amarga y retorcida con el Broad Institute sobre la propiedad de las patentes clave de CRISPR. (Broad está afiliado al MIT, que posee MIT Technology Review). Cada grupo ha obtenido numerosas patentes en varios países para ciertos aspectos y variedades de la herramienta.
Las continuas batallas legales han creado complejidad e incertidumbre para las empresas que esperan aprovechar CRISPR para desarrollar productos comerciales.
Doudna ha fundado o cofundado varias empresas emergentes, incluida Caribou Biosciences, que ha sublicenciado el acceso a ciertas patentes de CRISPR para usos que incluyen la agricultura. No respondió a una pregunta de seguimiento sobre este tema antes de la hora de publicación.
“Si bien hemos visto mucho progreso en un tiempo relativamente corto, el hecho de que las diversas patentes de CRISPR estén controladas por unas pocas entidades ha ralentizado o detenido en ocasiones la llegada al mercado de algunos productos agrícolas”, dijo Ringeisen del IGI en una respuesta por correo electrónico.
Pero agrega que ha habido un progreso continuo en el descubrimiento y uso de herramientas de edición genética relacionadas que aún no están vinculadas a patentes.
Mientras tanto, los minoristas de alimentos naturales, los escépticos de los organismos genéticamente modificados y otros han criticado duramente la postura del USDA sobre la regulación y el etiquetado de los alimentos genéticamente modificados. Afirman que los cultivos alterados han tenido consecuencias ambientales dañinas y que las reglas no brindan a los consumidores la transparencia que necesitan para tomar decisiones informadas sobre los alimentos que compran y consumen.
Doudna enfatiza que es crucial usar CRISPR y herramientas similares con cautela. Pero dice que Estados Unidos ha logrado el equilibrio adecuado en su enfoque de regulación y etiquetado.
“Es un método muy bien fundamentado, basado en la ciencia”, afirma. “En lugar de analizar cómo se creó esa planta o cultivo, la pregunta es: ¿cuál es el producto final?”.
Afirma que el IGI se ha esforzado por actuar como una “voz de la razón” en estas cuestiones, ayudando a contrarrestar los miedos y los malentendidos al proporcionar información científica sobre cómo se puede utilizar CRISPR para tratar enfermedades humanas, ayudar a los agricultores a adaptarse al cambio climático o abordar otras amenazas en la vida de las personas.
“Desde el principio, por supuesto, estaba claro que iba a ser una herramienta poderosa que podría malinterpretarse y usarse incorrectamente”, afirma. “Pero también tiene un enorme potencial para ayudarnos a abordar muchos de estos desafíos”.