A principios de los 90, el español Francis Mojica se encontraba desarrollando su tesis sobre la arquea Haloferax mediterranei, un microorganismo capaz de sobrevivir bajo concentraciones muy altas de sal. Lo hacía cerca de su Elche natal, en Santa Pola, cuyas playas encerraban las salinas en las que obtenía las muestras para su investigación. En eso se encontraba cuando unas secuencias repetidas del genoma de estas arqueas llamaron su atención. Con alta probabilidad tenían una función importante para las células, ¿pero cuál? Casi 30 años después, no solo tenemos la respuesta a esta cuestión, sino que por aquel hallazgo podemos decir que hay un español detrás del Premio Nobel de Química 2020, aunque él no haya estado entre sus ganadores.
Las galardonadas han sido la francesa Emmanuelle Charpentier y la estadounidense Jennifer Doudna, por el desarrollo de una importante técnica de edición genética, llamada CRISPR-Cas9. La primera mitad del título de esta herramienta, CRISPR, es precisamente el nombre que Francis dio a aquellas secuencias que acababa de descubrir. Por eso, se le considera uno de los padres de esas “tijeras moleculares” y, a pesar de la alegría de que el premio haya ido a dos mujeres que claramente lo merecían, es imposible no pensar que su nombre también debería haber resonado hoy en Suecia.
Mojica, el español detrás del Premio Nobel de Química 2020
Tras el hallazgo de aquellas secuencias, Francis decidió cambiar el rumbo de su investigación y dedicarla a conocer mejor su funcionamiento. Así fue como descubrió que no eran únicas de las arqueas, pues se encontraban en bacterias como E.coli o Mycobacterium tuberculosis. Además, él y su equipo comprobaron que eran vitales para estos microorganismos, ya que si se alteraban en su genoma la mayoría no sobrevivían.
Como buena investigación científica, fue un proceso realizado a fuego lento. En el año 2000 las secuencias aún estaban sin bautizar; por lo que, en colaboración con un equipo de investigadores de la Universidad de Utrecht, tomó la determinación de nombrarlas con un calificativo que reunía todas sus características: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR), lo cual en español significa “repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas”. El “bebé” ya tenía nombre. Pero aún no conocían ni de lejos todo su potencial.
Fueron necesarios tres años más para que Francis colocara las piezas que faltaban en el rompecabezas. CRISPR era un mecanismo de defensa del sistema inmunitario microbiano. Y funcionaba de una forma muy interesante, como unas tijeras, que reconocen el material genético del virus y lo cortan, impidiendo la infección. La investigación de Mojica había permanecido casi en el anonimato hasta entonces, pero tras este último descubrimiento fueron muchos los grupos que se interesaron en ella. Entre ellos, el de Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna.
Ampliando el trabajo de las tijeras moleculares
Una vez que un virus infecta una bacteria o arquea e intenta “mezclarse” con el material genético de esta, CRISPR distingue cuál es el ADN viral y lo elimina. Literalmente, corta el problema de raíz. ¿Pero qué pasaría si esas tijeras pudieran cortar otros “tipos” de ADN?
Eso fue lo que lograron Charpentier y Doudna. Reprogramaron el sistema para que pudiera dirigirse a cualquier molécula de ADN, no solo las procedentes de virus. Esto significaba que se podía utilizar para eliminar genes defectuosos. Solo quedaba saber cómo llevar las tijeras justo al lugar deseado y pegar después los extremos. Es aquí donde entra en juego la segunda parte del combo, la proteína Cas9.
La segunda cuchilla de las tijeras
Tras el hallazgo de Francis Mojica, se comprobó que las secuencias en cuestión normalmente iban unidas a un gen que codifica una proteína concreta, la Cas9. Por lo tanto, CRISPR más bien rodeaba el material genético viral, para que luego Cas9 lo cortara.
Este era un punto clave para el diseño de la técnica de edición genética; que, a grandes rasgos, consiste en inyectar un fragmento de ARN que contiene la secuencia complementaria al gen que se quiere eliminar y el “trocito” que codifica la proteína Cas9. Ahora bien, ¿qué significa todo esto?
En una célula humana, como en las del resto de animales, el material genético se encuentra en forma de ADN. Este ADN contiene las instrucciones para fabricar las proteínas que aportan “identidad” a un organismo y facilitan que funcione correctamente. Pero no se puede pasar directamente de ADN a proteínas. Es necesario un paso intermedio en forma de ARN. Si visualizamos el ADN como una hilera de piezas de puzle, en la segunda hilera encajarían nuevas piezas, que componen el ARN. Así, se obtiene una cadena, conocida como ARN mensajero, que sí que contiene el código necesario para que comiencen a sintetizarse las proteínas.
Por eso, en el conjunto de CRISPR-Cas9, el trocito de ARN complementario busca las “piezas” de ADN con las que encaja y se une a ellas. Posteriormente, con el código de Cas9 se sintetiza la proteína, que se encarga de cortar la doble cadena de ADN justo en el sitio seleccionado. Quedarán dos extremos libres, como cuando cortamos una cuerda por la mitad, que se unirán a través de los propios mecanismos de reparación de la célula.
Una técnica con mucho potencial
Gracias a CRISPR-Cas9 se pueden modificar genéticamente todo tipo de organismos. Esto es útil a muchos niveles. En el caso de los alimentos, se pueden eliminar genes que confieran características indeseadas. Por ejemplo, en 2016 se obtuvieron mediante esta técnica champiñones que no ennegrecen por oxidación.
También tiene por delante un futuro muy prometedor en medicina. Muchas enfermedades genéticas podrían curarse o prevenirse gracias a CRISPR-Cas9. Incluso un equipo del CSIC planea utilizarlo para atacar al genoma del coronavirus.
En la otra cara de la moneda está la obtención de armas biológicas o la creación de “bebés a la carta”, como ya vimos recientemente con el caso del genetista chino He Jiankui. Por eso, el científico español detrás del Premio Nobel de Química, Francis Mojica, declaraba en 2016 en una entrevista para El Confidencial que es muy importante que se cree una legislación a nivel mundial. Un gran poder conlleva una gran responsabilidad y esta es sin duda una herramienta muy poderosa.
Un español detrás del Premio Nobel de Química y una lucha de patentes
El de hoy ha sido un ejemplo más de cómo premiar en ciencia solo a una o unas pocas personas normalmente deja muchos protagonistas fuera. Es el caso del español detrás del Premio Nobel de Química, pero también de otros científicos, como Feng Zhang, el investigador del MIT que cuenta con la mayor parte de la patente por ser la primera persona que usó la técnica en células animales. Su nombre también ha resonado hoy, como otro posible gran olvidado en Suecia.
Sea como sea, en este asunto hay una gran verdad: que Emmanuelle Charpentier y Jennifer Doudna son unas claras merecedoras del premio y que gracias a ellas se salvarán muchas vidas y otras transcurrirán de una forma más cómoda. Pero también está claro que sin Mojica nada habría sido posible, que una casa se caería sin sus cimientos y que sin el hallazgo de aquel joven que recolectaba muestras en las salinas de Santa Pola, posiblemente habría sido hoy otra investigación la que se hubiese hecho con el premio.
