Resulta que la ingeniería genética del mundo natural podría ser un desastre

Un Takahe, un ave no voladora nativa de Nueva Zelanda que está en peligro de extinción, busca comida en el santuario de vida silvestre de Zealandia en Wellington, Nueva Zelanda. (Imagen: AP)

Para las especies nativas de Nueva Zelanda, el asentamiento europeo fue particularmente cruel. El país no tiene depredadores terrestres endémicos, por lo que muchas de sus aves evolucionaron sin la aptitud típica de las aves para volar. Luego vinieron los colonos occidentales, y junto con ellos ratas, ratones, zarigüeyas, armiños, gatos y algún que otro perro que se portaba mal . Para estos invasores, las aves no voladoras de Nueva Zelanda fueron un verdadero festín. Los números disminuyeron. A pesar de los esfuerzos de conservación, el país todavía pierde alrededor de 20 de sus aves kiwi homónimas cada semana .

Luego, en 2014, un joven científico de Harvard publicó un artículo que llamó la atención de conservacionistas de todo el mundo, incluida Nueva Zelanda. Usando la técnica de ingeniería genética CRISPR, sugirió que los científicos podrían crear algo llamado impulso genético para anular la típica mezcla 50-50 de la selección natural. Entre otras cosas, esta técnica podría usarse para diseñar plagas invasoras para que desaparezcan. No hay armiños que matan kiwis. Presto.

A principios de este año, Nueva Zelanda , típicamente cautelosa con los transgénicos,  señaló que estaba interesada en dar un giro a los impulsores genéticos. Ahora, un par de artículos publicados el jueves sugieren que solo hay un problema potencialmente significativo: los impulsores genéticos no parecen ser seguros de usar para la conservación, al menos no todavía.

Resulta que el problema es que los impulsores genéticos pueden funcionar demasiado bien.

“Nuestros modelos muestran que los sistemas de impulsión estándar son altamente invasivos”, dijo a Gizmodo Kevin Esvelt, el biólogo sintético que publicó el documento original de impulsión genética CRISPR en 2014.

Los impulsos genéticos frustran la selección natural al crear un "gen egoísta" que se transmite a la descendencia con más coherencia de lo que las reglas de la herencia suelen permitir, y eventualmente —en teoría— extendiéndose a toda la población. Si Nueva Zelanda decidiera usar un impulso genético para deshacerse de las ratas, por ejemplo, es posible que esas ratas genéticamente alteradas eventualmente se dirijan a otros lugares no deseados, ya sea como polizón en barcos como lo hicieron para llegar a Nueva Zelanda en en primer lugar o por otros humanos no tan interesados ​​en que sus propias poblaciones de ratas las muevan a propósito.

“[Los organismos modificados] probablemente no se puedan probar de forma segura en el campo porque es probable que se propaguen a la mayoría de las poblaciones de las especies objetivo en todo el mundo”, dijo Esvelt.

Como puede imaginar, alterar genéticamente toda la población de ratas del mundo podría terminar siendo un problema bastante grande.

La noción de utilizar la ingeniería genética para frustrar la selección natural se propuso por primera vez en 2003 , pero fue con la llegada de CRISPR y el artículo de 2014 de Esvelt que la perspectiva de los impulsos genéticos parecía estar dentro del ámbito de la posibilidad.

El documento de 2014 inspiró una oleada de entusiasmo y miedo entre el público en general y provocó un acalorado debate dentro de la comunidad científica sobre si realmente funcionaría. Desde que lanzó la idea por primera vez, Esvelt ha trabajado duro para advertir al mundo de lo peligroso que podría ser. Ocupa un espacio extraño: un científico a la vanguardia de la ingeniería genética que también es probablemente el principal crítico de la tecnología que crea.

Esvelt, que ahora tiene su propio laboratorio en el MIT, dijo que el par de artículos publicados el jueves —uno en PLoS y el otro como preimpresión en bioRxiv— equivalen a una especie de “ mea culpa ”.

Dijo que su artículo original presentaba un caso convincente de todos los beneficios potenciales de los impulsores genéticos: ¡la conservación! erradicar la enfermedad, sin especificar claramente los riesgos y desafíos.

Nueva Zelanda no es el primer lugar que se entusiasma con los impulsores genéticos para la conservación. En Hawai, por ejemplo , la idea ha surgido como una solución a los mosquitos portadores de enfermedades que amenazan a las poblaciones de aves nativas. El año pasado, la Convención de las Naciones Unidas sobre la Biodiversidad rechazó los pedidos de una moratoria global sobre los impulsores genéticos, y concluyó que los beneficios potenciales son demasiado grandes como para no proceder con "ensayos de campo cuidadosamente controlados". Un informe de las Academias Nacionales de Ciencias también dio un cauteloso permiso a los impulsores genéticos.

"He engañado gravemente a muchos conservacionistas que necesitan desesperadamente esperanza", dijo Esvelt. "Mi error fue no poder comunicarme con claridad".

En A, un organismo que porta una copia de un gen alterado solo lo transmite a la mitad de su descendencia. En B, utilizando un impulso genético, casi todos los descendientes reciben el gen alterado. Imagen: Instituto Wyss de Harvard

Algunas investigaciones recientes han sugerido que las poblaciones silvestres desarrollarán naturalmente resistencia a las modificaciones diseñadas en el laboratorio antes de que un impulso genético realmente tenga la oportunidad de hacer su magia. En un estudio de 2015, los investigadores informaron que un impulso genético CRISPR había permitido que una mutación de infertilidad en mosquitos hembras se transmitiera a toda la descendencia, pero a medida que la frecuencia de la mutación aumentó durante varias generaciones, también surgió resistencia al impulso genético, lo que hace que sea poco probable que los mosquitos para invadir poblaciones silvestres. Pero Esvelt ha planteado posibles formas de solucionar este problema, como la inserción del gen impulsor de genes en varios lugares importantes del genoma de una especie para que sea poco probable que desarrolle resistencia. Sin embargo, incluso con un impulso genético ineficiente, el artículo bioRxiv sugiere un modelo en el que una pequeña cantidad de especies alteradas podría extenderse a poblaciones no deseadas.

"Esto es parte de una conversación en curso sobre los equilibrios de riesgo y beneficios de la tecnología de impulso genético", dijo Jason Delborne, un científico que trabaja en impulsores genéticos en la Universidad Estatal de Carolina del Norte que no participó en el trabajo reciente. "Estos nuevos artículos indican que deberíamos ser aún más cautelosos con la tecnología de impulso genético".

El artículo PLoS, un artículo de opinión en coautoría con el genetista neozelandés Neil Gemmell, advierte que la liberación de un impulso genético estándar es "probablemente equivalente a crear una nueva especie altamente invasiva". En otras palabras: podría ser muy, muy malo.

“Existen estas mutaciones naturales que harán que el impulso genético deje de funcionar, eso es cierto. Pero la razón por la que estamos preocupados es que la gente ya está encontrando soluciones para esas mutaciones naturales ”, dijo Gemmell. "Si haces eso, ¿cómo lo detienes?"

Incluso experimentar en un laboratorio cerrado podría ser peligroso. Por ejemplo, si un ratón de laboratorio diseñado por ingeniería escapó y ese laboratorio estaba cerca de otros ratones con los que podría reproducirse, el impulso genético podría propagarse accidentalmente. (Una excepción a todo esto, dijo Esvelt, podría ser la creación de mosquitos resistentes a la malaria, con lo que la mayoría del mundo estaría de acuerdo incluso si existiera la posibilidad de que los mosquitos modificados se propaguen a nivel mundial).

"Tal como está, todavía hay una brecha muy grande en la comprensión entre los impulsos genéticos en el laboratorio y los impulsos genéticos en el campo, y por supuesto, los ensayos de campo se complican por cuestiones éticas y políticas sustanciales", Gabriel Zentner, científico de la Universidad de Indiana, le dijo a Gizmodo. "El artículo dice que 'ahora es el momento de ser audaces en nuestra precaución', y yo suelo estar de acuerdo".

Nada de esto significa que alguien está perdiendo la esperanza de usar los impulsores genéticos como herramienta para la conservación. Es solo que el entusiasmo por la tecnología se adelantó un poco a la tecnología en sí.

Esvelt y otros científicos están trabajando en el desarrollo de sistemas que podrían limitar la propagación de un impulso genético. Una solución potencial , propuesta por Esvelt, crea límites al número de generaciones que heredan un rasgo de ingeniería. Otro que está siendo desarrollado por un grupo llamado Genetic Biocontrol of Invasive Rodent's Partnership busca encontrar y apuntar a secuencias genéticas exclusivas de una población deseada para que el gen no pueda propagarse más allá de ella.

La esperanza es que estos nuevos artículos muevan a más científicos a centrar sus esfuerzos en el diseño de unidades localizadas o autolimitadas que algún día podrían tener aplicaciones en el mundo real, en lugar de experimentar con unidades estándar que podrían ser demasiado peligrosas para su implementación.

“Creo que algunos de mis colegas piensan que les disparamos en el pie. Todavía estamos entusiasmados con lo que la impulsión genética tiene para ofrecer ”, dijo Gemmell. “Pero las herramientas que tenemos ahora no son óptimas. Necesitamos algo que puedas encender y apagar o que tenga una vida limitada ".

En Nueva Zelanda, el impulso genético se está considerando como parte de un audaz plan anunciado en 2015 por el gobierno de Nueva Zelanda para erradicar a todos los depredadores salvajes para 2050 . Gemmell es parte del equipo de científicos que explora el uso de la tecnología en Nueva Zelanda, y dijo que la investigación inicial aún puede continuar según lo planeado, junto con el trabajo para desarrollar un impulso genético más seguro. Actualmente no hay un plan concreto para implementar una unidad. Es probable que la investigación en etapa temprana por sí sola lleve años.

Pero, señala el documento de PLoS, si alguna vez se va a implementar algún impulso genético, las conversaciones transparentes sobre la tecnología de impulso genético y sus posibles consecuencias deben ocurrir con el público ahora.

En Nueva Zelanda, al menos, ese trabajo ya ha comenzado. Predator-Free 2050, una empresa financiada por el gobierno de Nueva Zelanda, ha comenzado a financiar la investigación social sobre impulsores genéticos. Los primeros resultados se publicaron esta semana, y encontraron que el 32 por ciento de los 8.000 neozelandeses encuestados se sentían cómodos con los impulsos genéticos, mientras que el 18 por ciento pensaba que nunca deberían usarse y el 50 por ciento estaba indeciso.

“Esta es una tecnología para la que social y éticamente no estamos preparados, pero que tecnológicamente podemos hacerlo”, dijo Gemmell. "Eso es perturbador. Estas conversaciones están atrasadas ".

[ PLoS , bioRxiv ]

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