- El investigador que sentó las bases de la tecnología de edición genética CRISPR investiga cómo utilizar componentes de virus como alternativa a los antibióticos
Su descubrimiento de que las bacterias, al igual que el cuerpo humano, cuentan con un método para inmunizarse frente a virus invasores, sirvió de punto de partida para desarrollar la tecnología de edición genética CRISPR, considerada por Science como el avance científico de 2015.
El uso de esta tecnología como agente terapéutico de enfermedades genéticas como la betatalasemia es prometedor ya que permite editar o corregir el genoma de cualquier organismo vivo. Actualmente hay siete ensayos clínicos en humanos que utilizan CRISPR para el tratamiento de varios tipos de cáncer como pulmón o carcinoma nasofaríngeo. El profesor Mojica investiga cómo utilizar componentes de virus bacteriófagos para eliminar bacterias patógenas con gran especificidad, sin afectar a la microbiota beneficiosa.
Los trabajos de investigación llevados a cabo por Francisco Martínez Mojica, profesor titular del departamento de Fisiología, Genética y Microbiología de la Universidad de Alicante y Premio Fundación Lilly de Investigación Básica 2017, han dado lugar a uno de los hallazgos clave de la investigación de nuestro siglo. El profesor Martínez Mojica descubrió que las bacterias, al igual que el cuerpo humano, cuentan con un sistema de inmunidad adquirida frente a virus invasores. Partiendo de esta certeza se desarrolló la conocida tecnología Clustered Regulary Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR), una especie de tijeras para la edición genética de organismos vivos, incluidas las células humanas, con múltiples aplicaciones en el campo de la salud, entre ellas, la eliminación de mutaciones causantes de determinadas enfermedades, como algunos tumores o el Alzheimer.
“Gracias a la tecnología CRISPR existe la posibilidad de copiar, pegar o modificar el material genético de cualquier ser vivo. La trascendencia de esto es que, cuando se transfiere esta tecnología, puedes guiarla a un lugar concreto del genoma y manipular, modificar o reparar errores genéticos que son los causantes de enfermedades. A partir de ahí, las aplicaciones dependen de lo que cada investigador quiera hacer o de lo que su imaginación quiera desarrollar”, explica el profesor Martínez Mojica.
Así, el uso de la tecnología CRISPR –que representa un hito en la historia de la humanidad- como agente terapéutico en humanos es prometedor y aplicable en numerosos campos de las ciencias de la salud. De hecho, se han iniciado ya los primeros ensayos clínicos en humanos para el tratamiento de varios tipos de cáncer empleando linfocitos T modificados genéticamente con CRISPR-Cas. “Actualmente en China hay en marcha siete ensayos clínicos en humanos para cáncer de pulmón y carcinoma nasofaríngeo, y está previsto también para otros como vejiga y próstata”, concreta.
Por otro lado, según señala el investigador, “además de reparar los defectos causados por la mutación de un gen, se puede aplicar a enfermedades causadas porque un virus introduce su material genético en nuestro organismo como es el caso del herpes o el SIDA”.
Otras líneas de investigación en la que se puede emplear CRISPR es en la modificación de embriones, “lo que afectaría a todo el organismo del futuro individuo y a su descendencia, con las consecuentes implicaciones éticas”. De hecho, de modo experimental, ya se han publicado artículos en los que mediante tecnología CRISPR se ha logrado eliminar en un embrión una betatalasemia y, en otra crear un individuo inmune al sida. “A pesar dela moratoria para el trabajo con embriones, Reino Unido, Suecia y China tienen autorización para estudios concretos”.
CRISPR en la búsqueda de alternativas a los antibióticos
En la actualidad, los trabajos del profesor Martínez Mojica se centran en dos líneas de investigación: descubrir cómo las bacterias son capaces de adquirir esa inmunidad adquirida frente a virus invasores y estudiar cómo emplear componentes de virus como alternativa a los antibióticos para matar bacterias.
Según este experto, la terapia fágica, nombre que se emplea a este modo de combatir las bacterias, ya se comenzó a utilizar en la Unión Soviética a principios del siglo pasado. Sin embargo, ahora su equipo trabaja para perfeccionar esta técnica y eliminar algunos problemas que surgieron en su aplicación y que provocaron que se abandonara.
“El comportamiento normal de un virus en la naturaleza es infectar bacterias y matarlas. Por eso, se pueden utilizar como alternativa a los antibióticos. Nuestra línea de investigación estudia la identificación de los complementos de los virus que son responsables de la muerte bacteriana, no del virus completo como se utilizó en el pasado, esto elimina posibles riesgos. No es una tarea fácil porque se trata reproducir un proceso que ocurre en la naturaleza en el laboratorio y las condiciones son muy distintas. Para comprobar que un virus es capaz de eliminar una bacteria tenemos que hacer una serie de cultivos y tiene que ser evidente que está ocurriendo esa muerte”, señala.
Sin embargo, el empleo de virus para acabar con las bacterias plantea algunos problemas cuando éstas cuenta con un sistema CRISPR, es decir, pueden activar su sistema inmune y destruir el virus. Para hacer frente a este contratiempo, se han identificado una tipo de proteínas que crean virus con componentes capaces de bloquear el sistema de defensa CRISPR. “La alternativa que se plantea para que la bacteria no destruya el bacteriófago es aplicar estos virus junto con esas proteínas que destruyen el sistema de defensa CRISPR o utilizar el virus que ya porte esa información”, explica.
Este experto confía en que los resultados de esta línea de trabajo puedan aplicarse en el medio plazo a la práctica clínica frente a infecciones gastrointestinales, neumonías, meningitis, sinusitis y cualquier tipo de infección bacteriana. De hecho, según señala, Estados Unidos ya ha aprobado el uso de cócteles de virus para controlar la contaminación de instalaciones alimentarias y alimentos.
“Hay reticencias en el empleo de la terapia fágica por cuestiones históricas. En el pasado la falta de conocimiento hizo que se cometieran errores, en algunos casos, con consecuencias graves. Las cosas han cambiado y, gracias al conocimiento que nos ha proporcionado la investigación podemos avanzar. Una cosa es utilizar virus y otra bien distinta es usar componentes de estos virus, que es la línea en la que nosotros estamos trabajando. Son investigaciones muy complejas pero se avanza rápidamente y no en mucho tiempo podríamos disponer de una alternativa a los antibióticos para combatir cualquier tipo de infección bacteriana”.
Existen otros trabajos de investigación que también buscan alternativas a los antibióticos y, aunque no son llevadas a cabo por el profesor Martínez Mojica, sí emanan directamente de su descubrimiento. “Una de las posibilidades que ofrecen las herramientas derivadas de los sistemas CRISPR es aplicarlas a la inversa de cómo funcionan en la naturaleza. Normalmente el sistema CRISPR de las bacterias se activa para hacer frente a un invasor externo. Dándole la vuelta a este proceso se puede dirigir la tecnología CRISPR para que reconozcan unas regiones que tienen en exclusiva las bacterias patógenas en su genoma, corte ese componente y la bacteria muera”.
De esta manera, según este investigador, se podrían matar bacterias con una gran especificidad sin llegar a afectar al resto de los microorganismos. “Por ejemplo, en el caso de una infección gastrointestinal, podemos matar la bacteria causante de esa infección sin afectar a muchas otras bacterias que forma parte de la microbiota beneficiosa de nuestro intestino. Con este sistema se pueden desarrollar antimicrobianos que maten esas bacterias patógenas o portadoras de resistencias antibióticas”, aclara.
Uno de los descubrimientos más importantes del siglo
El profesor Francisco Martínez Mojica, profesor titular del departamento de Fisiología, Genética y Microbiología de la Universidad de Alicante, es responsable de uno de los descubrimientos más importantes de este siglo. El hallazgo de un sistema de inmunidad adquirida en procariotas es uno de los mayores avances científicos de la historia reciente que ha tenido una notable repercusión científica, tecnológica y socioeconómica. Por ello, el profesor Martínez Mojica ha recibido numerosos galardones, entre ellos el Premio Jaime I a la Investigación Básica.
Sus investigaciones han permitido el desarrollo de la tecnología CRISPR cuyas aplicaciones en el campo de la salud son infinitas, desde la modificación genética para la erradicación de enfermedades, hasta el desarrollo de antimicrobianos específicos contra patógenos.
