Las empresas de biotecnología agrícola están adoptando la edición genética como una herramienta clave para mejorar cultivos y enfrentar desafíos globales como el cambio climático y la seguridad alimentaria, pero con la ventaja del tiempo récord. A través de tecnologías como CRISPR, compañías del sector están desarrollando variedades más resistentes a enfermedades, con mayor rendimiento y mejor calidad nutricional, incluso evitando la extinción de alimentos populares como el plátano, impulsando así una nueva era en la producción de alimentos de manera acelerada.
Genetic Engineering & Biotechnology News / 3 de febrero, 2025.- Las tecnologías de edición genética se han utilizado para mejorar los productos agrícolas durante más de dos décadas. Una de las primeras tecnologías de edición fue el ADN de transferencia, T-ADN, que se extrae de Agrobacterium tumefaciens, una bacteria que causa tumores e infecta las plantas e inyecta su ADN en sus células para reproducirse.
Julien Curaba, PhD, director científico de Eremid Genomic Services, le dice a la reviasta Genetic Engineering & Biotechnology News (GEN) que la tecnología, que todavía se utiliza para generar plantas transgénicas, no está exenta de desafíos, principalmente la incapacidad de controlar dónde se insertan los nuevos genes una vez que ingresan a la célula. Esto ayuda a explicar por qué las tecnologías más nuevas como CRISPR han comenzado a ganar terreno tanto para los genomas de plantas como de animales.
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El año pasado, la empresa británica Genus desarrolló cerdos editados con CRISPR que son resistentes al síndrome reproductivo y respiratorio porcino, que ha diezmado las poblaciones de cerdos. Empresas como Elo Life Sciences e Inari están utilizando técnicas de edición genética para mejorar de forma sostenible los cultivos alimentarios. Si bien Eremid no ofrece servicios de edición genética directamente, la empresa trabaja con varios socios de agrobiotecnología que sí lo hacen. Ofrece servicios de secuenciación para ayudar a sus socios a evaluar los resultados de los esfuerzos de edición y garantizar que sus cambios produzcan los fenotipos deseados sin dañar la integridad de la planta.
Desde la perspectiva de Curaba, uno de los principales beneficios de las tecnologías de edición es la capacidad de llevar variedades mejoradas de productos agrícolas al mercado mucho más rápido que con el mejoramiento tradicional. El mayor obstáculo para los productores agrícolas es el tiempo de respuesta para desarrollar variedades mejoradas con el mejoramiento tradicional. La edición genética ofrece a los científicos «una forma rápida de crear nuevas variedades de plantas», dice.
La edición basada en CRISPR cumple otro propósito importante. Los científicos académicos, en particular, están utilizando la tecnología para comprender mejor la función genética y los efectos de la modificación de genes en el desarrollo de las plantas y fenotipos específicos, señala Curaba. Esa información puede luego alimentar los esfuerzos comerciales para mejorar los sistemas alimentarios globales.
Edición genética inteligente con IA
Cuando se topó por primera vez con la edición basada en CRISPR, la Dra. Catherine Feuillet vio inmediatamente su potencial para transformar el fitomejoramiento. Como experta en este campo, estaba familiarizada con los desafíos de las tecnologías de edición más antiguas, como las TALEN.
“Tenías que producir una TALEN para cada edición que querías hacer, por lo que no era susceptible de multiplexación”, explica a GEN. “También necesitas tener un conocimiento específico y una empresa asociada que te ayude a producir tu TALEN”. En cambio, la edición CRISPR es más barata y más fácil de hacer y usar.
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Feuillet es ahora la directora científica de Inari, una empresa que utiliza la edición genética para desarrollar variedades de semillas mejoradas. Armados con herramientas de diseño predictivo impulsadas por inteligencia artificial (IA) y una caja de herramientas con capacidades de edición genética multiplex, los científicos de Inari están trabajando en la generación de variedades mejoradas de soja, maíz y trigo para uso comercial.
«Las prácticas de mejoramiento actuales han sido cruciales para impulsar la producción de alimentos, pero se necesitan años y múltiples cruces para identificar y cultivar plantas con características deseables. Los instrumentos de secuenciación modernos y otras tecnologías avanzadas han “cambiado notablemente nuestra capacidad de producir datos”, dice Feuillet. “Tenemos la capacidad de extraer mucha información de estos datos” y “cambiar realmente la forma en que realizamos el mejoramiento”.
Esfuerzos urgentes
Estos esfuerzos son urgentes. Con las amenazas a los sistemas agrícolas por el cambio climático y las infecciones emergentes en aumento, los productores de alimentos no pueden esperar de 10 a 15 años para obtener cultivos mejorados, dice Feuillet. “Necesitamos hacer estas ediciones y necesitamos predecir cómo esto mejora la característica que estamos tratando de mejorar. Ese plazo debería ser de cinco años como máximo”.
La plataforma patentada de Inari combina el modelado computacional con la edición genética para encontrar las mejores versiones de sus cultivos objetivo. En el lado computacional, Inari ha desarrollado tecnología basada en IA para identificar secuencias genéticas que son causales del rendimiento de las plantas e identificar formas de editarlas para potenciar los rasgos preferidos. La plataforma de edición multiplex de la empresa le permite editar varios genes simultáneamente. Esto es importante porque “los grandes problemas de la agricultura no se pueden solucionar con soluciones basadas en un solo gen”. Feuillet afirma: “No basta con eliminar la función de un gen o incluso de 10 genes. La multiplexación consiste en editar varios genes al mismo tiempo y realizar distintos tipos de ediciones”.
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Inari eligió trabajar con soja, maíz y trigo porque estos son los que tienen el mayor impacto en la producción agrícola mundial. La empresa ha logrado el mayor progreso en el desarrollo de plantas de soja mejoradas, seguidas de cerca por el maíz, afirma Feuillet. La primera ola de modificaciones se ha centrado en aumentar el rendimiento de las plantas sin requerir más aportaciones de los productores. La próxima ola de modificaciones se centrará en el uso eficiente de los recursos. Eso significa obtener el mismo rendimiento de las plantas utilizando menos agua y menos nitrógeno.
En los últimos tres años, Inari también ha invertido recursos en generar los datos necesarios para entrenar a sus modelos de IA para filtrar y clasificar los genes de interés. Las plantas tienen genomas significativamente más grandes que los humanos y hay muchos menos datos disponibles de los genomas de las plantas que de los genomas humanos. Inari ha contratado a varios científicos que anteriormente trabajaron en el descubrimiento de fármacos y Feuillet dice que a menudo les sorprende la escasez de datos sobre los genomas de las plantas. «En comparación con la industria farmacéutica, no tenemos la misma cantidad de datos porque hay menos inversión y mucho menos acceso a ellos».
Además, las plantas tienen una gran cantidad de duplicaciones en sus genomas que no se observan en los genomas animales. En la soja, por ejemplo, que es una especie paleopoliploide, el 75 por ciento de sus 50.000 genes tienen múltiples copias.
Además de ayudar a los científicos a seleccionar qué genes y combinaciones de genes editar, la empresa también está utilizando sus modelos «para construir hipótesis sobre cuál será el próximo conjunto de datos que necesitaremos para seguir entrenándolos y ajustándolos», así como qué ensayos podrían utilizar para validar sus hipótesis.
Al igual que con la mejora tradicional, las plantas editadas también deben someterse a pruebas de campo para garantizar que tienen los rasgos de interés.
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«Veo a CRISPR como una aceleración del mejoramiento y por eso es tan importante», dice Feuillet. «Es fantástico que esto sea aplicable tanto para la terapia humana como para la agricultura. También ha abierto una oportunidad para que nuevos actores como nosotros entren en una industria que no ha visto muchos actores nuevos. Creo que esto es para largo plazo y está empezando a cambiar las cosas”.
Rescate de cultivos alimentarios en peligro de extinción
Matt DiLeo, PhD, director de I+D en Elo Life Sciences, describe el objetivo de la empresa como reimaginar el futuro de los alimentos. “La forma en que abordamos esto es liberar las capacidades de la naturaleza para hacer que los alimentos favoritos de los consumidores sean más deliciosos, saludables y amigables”, explicó.
La edición genética es una de las herramientas que ayudan a Elo a cumplir su misión. Aquí, la empresa se centra en la edición de frutas y verduras con la mirada puesta en prevenir la extinción de diferentes frutas y verduras debido a factores como el cambio climático. “Hay muchos casos en los que sabemos exactamente qué está frenando a la planta, conocemos el gen que tenemos que cambiar, pero cuando se hace esto con la mejora tradicional, lleva mucho tiempo”, señaló DiLeo.
El poder de la edición genética es que es posible realizar pequeños cambios en el genoma y obtener resultados rápidamente.
Aunque algunas empresas del sector agrícola han adoptado la edición basada en CRISPR, Elo optó por desarrollar su propio gen patentado. Se trata de una tecnología basada en proteínas que utiliza una capacidad de edición genética. “De hecho, es la tecnología de edición más antigua de todas”, más antigua incluso que las TALEN y los dedos de zinc, dijo DiLeo. “Como se trata de proteínas, hay que contar con un equipo que pueda construirlas; no es algo que se pueda pedir por Internet, pero es sensible y se puede ajustar de forma que ofrezca ventajas adicionales sobre CRISPR”.
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Por ejemplo, pueden realizar ediciones para abordar un conjunto más amplio de rasgos de lo que otros proveedores de tecnología podrían hacer. Además, como Elo posee la propiedad intelectual, la empresa puede comercializar sus nucleasas con los términos que tengan más sentido para sus socios, algo que sería complicado de gestionar con CRISPR, especialmente teniendo en cuenta las actuales disputas por patentes.
Ambos factores son importantes para socios como Dole, que eligió a Elo para trabajar en un proyecto destinado a crear cultivares de banano resistentes. El objetivo era desarrollar variedades de banano resistentes a un hongo mortal, la raza tropical 4 (TR4), que ha acabado con las plantaciones de banano en todo el mundo. Los productores de banano han estado luchando por encontrar variedades capaces de resistir el hongo. Resulta que las variedades de banano Cavendish han sido capaces de resistir el hongo. Los bananos Cavendish, que se venden ampliamente en América del Norte y Europa, se cultivan en un pequeño número de países de América Central y del Sur debido a la infección invasiva. Sin embargo, los productores saben que es solo cuestión de tiempo antes de que incluso esas plantaciones se vean amenazadas.
Por eso, “las grandes empresas bananeras se han asociado con universidades y empresas tecnológicas para intentar encontrar alguna solución a este problema”, dice DiLeo, que es fitopatólogo de formación. Trabajando con Dole, Elo utilizó su método de edición genética para realizar solo pequeños cambios en el genoma del plátano Cavendish para fortalecer su resistencia al hongo. Cuando comenzaron el proyecto en junio de 2020, los científicos de Elo no habían trabajado antes con plátanos. Para entender a qué se enfrentaban, los plátanos tienen alrededor de 36.000 genes y, a diferencia de los humanos, los científicos tienen acceso a muchos menos datos sobre los genes del plátano y sus funciones.
En los aproximadamente cuatro años desde que comenzó el proyecto, Elo ha diseñado métodos de edición para los plátanos y “ha realizado un análisis profundo de todos los cambios moleculares que podríamos hacer en los plátanos para hacerlos resistentes”, dice DiLeo.
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La empresa ha cultivado sus plátanos editados en invernaderos y los ha probado con grandes inoculaciones de TR4 para asegurarse de que las ediciones funcionaban. Ahora, la empresa está realizando pruebas de campo con los plátanos modificados en granjas de América Latina para probar su capacidad de resistir infecciones.
Además del proyecto del plátano, Elo también está aplicando sus capacidades de edición genética a otras asociaciones, incluido un proyecto con una gran ONG centrada en la mejora de cultivos como la mandioca para la agricultura de subsistencia.
«Realmente queremos tener un impacto en la salud y la sostenibilidad del bienestar de las personas», dijo DiLeo. «Tener un camino claro para poder hacerlo de una manera que sea económicamente viable es realmente importante y hay muchas tecnologías interesantes por ahí. Las que van a cambiar el mundo van a encontrar una manera de mejorar la vida de las personas y, al mismo tiempo, ahorrarles dinero».