Impulso Genético (o genética dirigida): la nueva tecnología de ingeniería genética que promueve la rápida propagación de genes en una población. El problema: ¿cómo evitar que se propague sin control?

La ingeniería genética es en la actualidad uno de los temas más controvertidos. Científicos de todo el mundo están dedicados a investigar la alteración del código genético en especies de plantas y animales para su uso en la investigación y para mejorar nuestra calidad de vida. En los últimos años, el campo está experimentando una verdadera revolución, gracias a un importante avance tecnológico: un mecanismo artificial llamado "Gene Drive", el cual permite que los cambios genéticos creados por la intervención humana compitan con la evolución natural y estas modificaciones se propaguen por toda la población.

En la reproducción sexual, todos los animales producen dos copias de los genes, recibidas de sus padres y heredadas por sus descendientes. La probabilidad de que cada una de las dos versiones de un gen particular se transmita a un descendiente es del 50%, lo que forma la base para la "Ley de la Herencia" (o mas conocida como “Leyes de Mendel”) definida por Gregor Mendel en el siglo XIX. Si no hay una ventaja competitiva para una copia particular de un gen, significa que su distribución en la población será muy leve.

Sin embargo, existen excepciones en la naturaleza en las que algunas moléculas de ADN, las unidades individuales que transportan el material genético, se comportan de manera distinta, creando una probabilidad de preferencia por una versión particular de un gen sobre otra. En tales situaciones, la versión "preferida" se extenderá muy rápidamente en una población, convirtiéndose en la copia dominante para toda la especie.

Un ejemplo de esto es un gen llamado elemento P, que no existía hasta la década de 1950 pero que hoy se puede encontrar en casi todas las moscas de la fruta en la naturaleza, a pesar de que no da ninguna ventaja aparente a los descendientes de la mosca. Este proceso recibe el nombre de impulso genético debido a la capacidad del gen para impulsarse o imponerse en una población por delante de otros competidores, lo que contradice las leyes de la herencia de Mendel.

Impulso genético artificial

La idea de crear artificialmente el proceso de impulso genético surgió por primera vez hace más de 60 años, a través de la posibilidad teórica de imponer cambios genéticos en las poblaciones de insectos plaga. Los científicos necesitaron más de cincuenta años simplemente para desarrollar una comprensión básica de cómo puede ser implementado. En los dos años que siguieron a la colaboración entre científicos de la Universidad de Harvard y el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) se produjo un avance en esta dirección, que dio lugar a la herramienta CRISPR/Cas9, la que revolucionó la ingeniería genética.

La inspiración para usar "CRISPR" nació de observar el sofisticado sistema de autodefensa de las bacterias contra los virus. Las bacterias tienen un mecanismo que corta el ADN viral invasivo y lo guarda como parte del código genético de la bacteria misma. La singularidad del sistema es que el mismo fragmento de ADN viral es transferido a los descendientes de la bacteria, lo que les permite identificar secuencias de ADN características del virus. Dado que CRISPR puede funcionar con muchos animales, los científicos concluyeron que se puede aprovechar el mecanismo cambiando artificialmente la "huella digital" y creando una nueva herramienta que permita el corte, pegado y edición genética precisa de casi cualquier gen.

La ventaja de usar CRISPR para crear impulsos genéticos es que se lo puede unir a cualquier gen y hacer que éste realice cambios en la segunda copia del mismo gen, lo que ocurrirá cuando el individuo genéticamente modificado se una con un individuo de tipo silvestre. También es posible diseñar un sistema de autoduplicación y crear dos copias del gen en cada generación, de modo que la probabilidad de heredar el gen deseado sea del 100%

Se espera que el método funcione solo en especies que se reproducen sexualmente, incluidos insectos, mamíferos, reptiles, peces y la mayoría de las plantas. El tiempo requerido para que la característica se incorpore a la mayoría del pool genético depende de la duración del ciclo de cada generación y del número de individuos utilizados para iniciar el impulso genético. Por ejemplo, si soltamos diez individuos modificados en una población de cien mil individuos, serían necesarias unas 16 generaciones hasta que el gen que nos interesa se exprese en el 99% de dicha población. Se espera que el método funcione mucho más rápido en especies que se reproducen velozmente, como los insectos, en comparación con los mamíferos grandes.

En teoría es posible suponer que el principio de los impulsos genéticos puede funcionar en humanos, pero incluso si decidimos hacer nuestros propios cambios genéticos, tendrían que pasar cientos de años antes de que el gen pudiera filtrarse a una parte importante de la población. En comparación, si quisiéramos crear un impulso genético en elefantes, cuyas generaciones duran casi lo mismo que las de humanos, en cien años aquellos que llevarían el gen modificado solo aumentarían cuatro veces. Y esto es cierto solo si suponemos que durante todo ese tiempo nadie podría cambiar de opinión e inventar un impulso genético para contrarrestarlo.

Incluso cuando se trata de cultivos agrícolas, el sistema puede encontrar dificultades, ya que un impulso genético requiere una mezcla efectiva dentro de la población, pero actualmente la mayoría de los productos son cultivados a partir de semillas y de manera controlada. Del mismo modo, la cría de ganado y animales domésticos está muy controlada y, por lo tanto, cualquier modificación genética se limitaría solo a la población local.

Perspectivas y riesgos

Actualmente, el método del impulso genético aún no ha salido de los confines del laboratorio. Sin embargo, el simple hecho de que se realicen experimentos es suficiente para que la comunidad científica plantee el tema a debate público, a fin de considerar el espectro completo de riesgos asociados con la manipulación de poblaciones enteras.

La principal preocupación asociada a un impulso genético es la posible aparición de efectos secundarios inesperados que puedan cambiar el ecosistema debido a una interacción entre la población objetivo y su ambiente. Sin embargo, las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina (el principal organismo que asesora al gobierno de EE.UU. acerca de asuntos científicos) publicaron recientemente un informe que confirma la continuación de los estudios para esta tecnología después de llegar a la conclusión de que los beneficios potenciales superan los riesgos.

Los gobiernos, las ONG y los institutos de investigación tienen un gran interés en esta tecnología y quieren probar su capacidad de contribuir a la salud pública, a la agricultura y a la protección del medio ambiente. Sin embargo, antes de tomar la decisión de soltar en la naturaleza una cepa genéticamente modificada, se requiere el desarrollo de mecanismos de seguridad para detener la propagación si, Dios nos libre, se revela que causa daños.

Parece que en esta etapa, el enfoque del desarrollo de los sistemas de impulso genético se está moviendo del campo de la ciencia molecular a las áreas de la ecología y el medio ambiente. Los investigadores vienen dirigiendo sus esfuerzos a un gran experimento, sin el uso de tecnologías de impulso genético, en el cual millones de moscas o mosquitos serán liberados en la naturaleza para combatir las poblaciones de insectos que crean problemas o transmiten enfermedades. La consecuencia de estos experimentos en los próximos años definirá el enfoque hacia estas tecnologías genéticas tanto en la comunidad científica como en el público en general.

El uso inteligente de la ingeniería genética para poblaciones enteras se puede aplicar, entre otros ámbitos, a la guerra actual contra la malaria y el zika, que son ambas transmitidas por mosquitos, así como para prevenir que las plagas desarrollen resistencia a los pesticidas. Además, será posible erradicar especies invasoras que ponen en peligro ecosistemas enteros, o incluso salvar especies animales que están en peligro de extinción. Pero con todas estas opciones es importante recordar las sabias palabras de Spiderman, el héroe del cómic que algo sabe de cambios genéticos: "Un gran poder conlleva una gran responsabilidad".