Jennifer Doudna, una de las inventoras de la revolucionaria herramienta de edición genética CRISPR, afirma que esta tecnología ayudará al mundo a hacer frente a los crecientes riesgos del cambio climático mediante cultivos y animales mejor adaptados a condiciones más cálidas, secas, húmedas o extrañas.
"El potencial es enorme", asegura Doudna, quien fue coganadora del Premio Nobel de Química de 2020 por su papel en el descubrimiento de esta herramienta. "Ahora mismo se avecina una revolución con CRISPR", añade.
El mes pasado, el Innovation Genomics Institute (IGI), fundado por Doudna, organizó la Cumbre sobre Clima y Agricultura en la Universidad de Califo ia en Berkeley, donde los ponentes destacaron el papel que la edición del genoma puede desempeñar para hacer frente a los crecientes peligros del cambio climático. Doudna concedió, en un aparte, una breve entrevista con MIT Technology Review.
Ella y sus coautores publicaron hace 12 años en Science un revolucionario artículo sobre esta técnica, en el que demostraban que se podía programar un sistema inmunitario bacteriano para localizar y recortar secciones específicas de ADN. Los primeros pacientes han empezado a recibir el primer tratamiento médico aprobado creado con las tijeras genómicas, una terapia génica para la anemia falciforme, y una lista creciente de alimentos creados con CRISPR está llegando poco a poco a las estanterías de los supermercados.
Muchas más plantas y animales editados con CRISPR están en camino, y varios de ellos fueron alterados para promover rasgos que podrían ayudarles a sobrevivir o prosperar en condiciones alimentadas por el cambio climático, empezando a cumplir una vieja promesa de la ingeniería genética. Se trata de la descendencia de dos bovinos que Acceligen, una empresa de cría de precisión con sede en Minnesota, modificó para que tuvieran el pelaje más corto y se adaptaran mejor a temperaturas más cálidas. En 2022, la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE UU (FDA, por sus siglas en inglés) determinó que la ca e y otros productos de esas reses "suponen un bajo riesgo 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 cosechas por tormentas cada vez más fuertes; 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, el IGI trabaja en el desarrollo de arroz capaz de resistir condiciones más secas, así como de cultivos que puedan absorber y almacenar más dióxido de carbono, el principal gas de efecto inve adero que impulsa el cambio climático.
Las antiguas técnicas de modificación genética, que consisten en trasladar genes de un organismo a otro, ya han producido éxitos de taquilla en la agricultura, como cultivos resistentes a los herbicidas y maíz, patatas y soja con mayor protección contra las plagas. El uso de estas herramientas para alterar los cultivos hizo temer que los denominados "alimentos Frankenstein" agravaran las alergias y causaran enfermedades en los seres humanos, aunque estos temores fueron exagerados.
La gran esperanza es que la capacidad de CRISPR para eliminar con precisión partes específicas del ADN dentro de los genomas de plantas y animales permita crear cultivos y ganado resistentes al clima de forma más rápida y sencilla, evitando muchos de los escollos de las técnicas de cultivo y edición anteriores. 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 se etiquetarán como productos de bioingeniería. (No obstante, CRISPR también puede utilizarse para crear plantas y animales transgénicos).
"Es muy emocionante ver cómo surgen estos productos, porque tienen repercusiones en el mundo real que son increíblemente importantes, sobre todo porque nos enfrentamos al cambio climático y al aumento de nuestra población", explica Doudna, que es profesora de bioquímica de la Universidad de Califo ia en Berkeley.
Pero aún hay 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 comunidades de regiones que se vuelvan excesivamente cálidas, secas o húmedas en las próximas décadas.
Los próximos alimentos CRISPR
En los últimos años, el Departamento de Agricultura de EE.UU. ha flexibilizado sus normas de regulación y etiquetado de los alimentos modificados genéticamente, allanando el camino para muchas alteraciones CRISPR.
El departamento sigue supervisando y exigiendo la divulgación de información sobre plantas y animales transgénicos. Pero determinó que no regulará los alimentos cuando las herramientas de edición del genoma como CRISPR se utilicen para hacer "una sola modificación que de otro modo podría haberse producido a través de la cría convencional" durante períodos de tiempo más largos.
"Simplemente estamos proporcionando un rasgo que podría haberse producido de forma natural", dice Doudna sobre la distinción regulatoria. "Es sólo que aceleramos ese proceso con CRISPR".
El Departamento de Agricultura de EE UU (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.
Aprovechar CRISPR y tecnologías similares será crucial para alimentar a una población mundial en crecimiento sin ampliar drásticamente la tierra, los fertilizantes y otros recursos dedicados a la agricultura, afirma Chavonda Jacobs-Young, científica jefe del USDA. Jacobs-Young apareció en el escenario de la conferencia de la UC Berkeley y también habló con MIT Technology Review.
"Necesitamos herramientas de alta tecnología", afirma. "Esa va a ser una clave importante para ayuda os a garantizar un suministro de alimentos seguro, abundante, delicioso... y asequible".
Chavonda Jacobs-Young, jefa científica del USDA, y Jennifer Doudna, profesora de la UC Berkeley que codesarrolló CRISPR, intervinieron en la Cumbre sobre Clima y Agricultura del Instituto de Genómica Innovadora.
GLENN RAMIT/INSTITUTO DE GENÓMICA INNOVADORA
Los métodos convencionales de reproducción -que incluyen el cruce de variedades de plantas y animales o el uso de radiaciones o sustancias químicas para crear mutaciones- son un proceso desordenado. Pueden crear numerosos cambios en el genoma que no son necesariamente beneficiosos, por lo que se requiere un gran esfuerzo de ensayo y error para conseguir mejoras.
"Lo interesante de CRISPR para la edición de genes es que se pueden realizar cambios exactamente donde se desea", afirma Emma Kovak, analista principal de agricultura y alimentación del Breakthrough Institute. "Es absolutamente enorme en términos de ahorro de tiempo y dinero".
Sin embargo, por muy potente y preciso que sea CRISPR, sigue costando mucho trabajo seleccionar la parte correcta del genoma, evaluar si los cambios aportan los beneficios esperados y, sobre todo, asegurarse de que las modificaciones no van en detrimento de la salud general de las plantas o de la seguridad alimentaria.
Pero la mejora de las herramientas de edición genética también ha contribuido a reactivar y acelerar la investigación para comprender mejor los complejos genomas 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 rasgos relevantes y los cambios que podrían aportar mejoras.
Doudna afirma que veremos muchos más cultivos modificados para reforzar su resistencia al cambio climático a medida que avance la investigación en este campo.
"En el futuro, a medida que descubramos más y más rasgos genéticos fundamentales, CRISPR se convertirá en una aplicación muy práctica para crear el tipo de plantas que harán frente a los retos que se avecinan", afirma.
Plantas prácticas y vacas educadas
Los esfuerzos del IGI por desarrollar un tipo de arroz más tolerante a la sequía que las variedades estándar ponen de relieve tanto las promesas como los retos futuros.
Varios grupos de investigación han utilizado CRISPR para desactivar un gen que influye en el número de poros diminutos de las hojas de la planta. Estos poros, conocidos como estomas, permiten al arroz absorber dióxido de carbono, emitir oxígeno y liberar agua para controlar la temperatura. La esperanza es que, con menos estomas, las plantas puedan conservar más agua para sobrevivir y crecer en condiciones más secas.
Pero ha resultado ser un difícil equilibrio. En investigaciones anteriores se eliminó el gen STOMAGEN. Esto eliminó hasta el 80% de los poros, lo que sin duda redujo la pérdida de agua. Pero también mermó la capacidad de las plantas para absorber dióxido de carbono y liberar oxígeno, dos elementos fundamentales para la fotosíntesis.
Los investigadores del IGI se centraron en otro gen, el EPFL10, que tuvo un efecto menos drástico, reduciendo el número de poros en un 20%. Según la investigación publicada por el grupo, este ajuste ayudó a las plantas a conservar el agua, pero no afectó a su capacidad para regular la temperatura o intercambiar gases.
"Lleva el cultivo de plantas al siguiente nivel", afirma Doudna sobre CRISPR. "Podemos ajustar el número de esos poros aumentando o disminuyendo ciertos genes... hasta los niveles que realmente favorecen el crecimiento de la planta [y] permiten a los agricultores producir arroz de la calidad y con el rendimiento que necesitan, pero sin la pérdida de agua".
La organización también está explorando formas en las que CRISPR podría abordar el cambio climático de forma más directa. Esto incluye un programa de investigación destinado a reducir el metano que emite el ganado, que es la principal fuente de emisiones de gases de efecto inve adero relacionadas con la ganadería.
El IGI colabora con investigadores de la Universidad de Califo ia en Davis y de otros centros para estudiar si la CRISPR y otras herramientas emergentes podrían utilizarse para alterar los microbios del estómago del ganado de forma que se redujera la producción de este potente gas de efecto inve adero.
Varios grupos de investigación y empresas de nueva creación trabajan para reducir esas emisiones mediante aditivos alimentarios, 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 heredables, dice Brad Ringeisen, director ejecutivo del IGI.
"Si lo conseguimos, podría ser algo aplicable a casi todas las vacas del mundo", afirma.
Etiquetado y seguridad
Kovak afirma que aún quedan muchos retos que podrían frenar el desarrollo de animales y plantas editados con CRISPR, como los continuos obstáculos normativos a los que se enfrentan los productos en los que se introduce ADN extraño o se realizan ediciones más complicadas. También podrían hacerlo las continuas batallas en to o a los derechos intelectuales de la herramienta y las variantes de la misma que están surgiendo, así como los costes o cargas que deben soportar las empresas para hacer uso de la tecnología.
La propia Doudna ha estado en el centro de una agria y polémica disputa con el Instituto Broad por la propiedad de las patentes clave de CRISPR. (El Broad está afiliado al MIT, al que pertenece MIT Technology Review.) Cada grupo ha obtenido numerosas patentes en diversos países para determinados 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, entre ellas Caribou Biosciences, que ha sublicenciado el acceso a ciertas patentes CRISPR para usos que incluyen la agricultura. No respondió a una pregunta de seguimiento sobre este tema antes del cierre de esta edición.
"Aunque hemos visto muchos avances en relativamente poco tiempo, el hecho de que las diversas patentes de CRISPR estén controladas por unas pocas entidades ha ralentizado o impedido en ocasiones que algunos productos agrícolas lleguen al mercado", dijo Ringeisen, del IGI, en una respuesta por correo electrónico.
Pero añade que se está avanzando en el descubrimiento y uso de herramientas de edición genética que no estén ya sujetas a patentes.
Mientras tanto, los minoristas de alimentos naturales, los escépticos de los organismos modificados genéticamente y otros han criticado duramente la postura del USDA sobre la regulación y el etiquetado de los alimentos alterados genéticamente. Afirman que los cultivos alterados han tenido consecuencias perjudiciales para el medio ambiente y que las normas no ofrecen a los consumidores la transparencia que necesitan para elegir con conocimiento de causa los alimentos que compran y consumen.
Doudna subraya que es crucial utilizar CRISPR y herramientas similares con cautela. Pero afirma que Estados Unidos ha encontrado el equilibrio adecuado en su enfoque de la regulación y el etiquetado.
"Está realmente informado. Se basa realmente en la ciencia", afirma. "En lugar de analizar cómo se creó la planta o el cultivo, la pregunta es: ¿cuál es el producto final?
Dice que el IGI se ha esforzado por actuar como una "voz de la razón" en estas cuestiones, ayudando a contrarrestar los temores y malentendidos mediante el suministro de información científica sobre cómo CRISPR se puede utilizar para tratar enfermedades humanas, ayudar a los agricultores a adaptarse al cambio climático, o hacer frente a 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 utilizarse mal", afirma. "Pero también tiene un enorme potencial para ayuda os a afrontar muchos de estos retos".