Una nova tècnica per modificar l'ADN dona el Nobel de Química a Charpentier i Doudna

La francesa Emmanuelle Charpentier i la nord-americana Jennifer A. Doudna han estat guardonades amb el Premi Nobel de Química d'aquest any.

L'Acadèmia les distingeix "pel desenvolupament d'un mètode d'edició del genoma", basat en l'anomenat CRISPR, que ha revolucionat el món de la genètica.

Així ho ha anunciat l'Acadèmia Nobel a Twitter:

BREAKING NEWS:
The 2020 #NobelPrize in Chemistry has been awarded to Emmanuelle Charpentier and Jennifer A. Doudna "for the development of a method for genome editing." pic.twitter.com/CrsnEuSwGD

— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 7, 2020

Charpentier va néixer el 1968 a Juvisy-sur-Orge (França). Des del 2018 dirigeix la Unitat de Ciència de Patògens, dintre de l'Institut Max Planck, a Berlín.

Oudna va néixer a Washington el 1968 i és catedràtica de Química i Biologia Cel·lular i Molecular a la Universitat de Califòrnia a Berkeley.

Unes tisores moleculars

La tècnica que els ha valgut el Nobel s'anomena CRISPR/Cas9 i s'ha comparat a unes tisores que permeten tallar l'ADN per llocs concrets, amb molta precisió, i després enganxar-lo novament a llocs diferents. Això no només ha estat revolucionari en recerca bàsica, sinó que també ha dut a nombroses aplicacions en diversos camps i manté un gran potencial de posteriors desenvolupaments.
 

És això el que ha portat Claes Gustafsson, que presideix el Comitè Nobel de Química, a valorar-ho així:

"Hi ha un poder enorme en aquesta eina genètica, que ens afecta a tots. No només ha revolucionat la ciència bàsica, sinó que també s'ha plasmat en conreus innovadors i pot dur a nous tractaments mèdics revolucionaris".

La recerca que ha culminat, de moment, amb el Nobel s'inicia l'any 2002. Emmanuelle Charpentier, aleshores a la Universitat de Viena, estava investigant el bacteri Streptococcus pyogenes, un dels patògens més perillosos.

 

Aquest microorganisme infecta cada any milions de persones, que es poden tractar de manera més o menys senzilla quan les malalties que els provoca són com la tonsil·litis, una inflamació de la part posterior de la gola, o l'impetigen, una infecció de la pell. Però també pot causar un procés sèptic que destrueix teixits tous de l'organisme. Per això, se l'ha anomenat menjador de carn.

Un descobriment casual

Investigant els gens del bacteri per esbrinar què el feia tan agressiu, va descobrir casualment una nova molècula, tracrRNA, que formava part de l'antic sistema immunitari del bacteri. Es tracta d'un tipus d'ARN, molècula germana de l'ADN i essencial en la síntesi de proteïnes.

Però per comprendre què va significar, cal anar uns quants anys enrere. El 1987, els investigadors havien observat una seqüència repetitiva d'ADN al final d'un gen bacterià. A mesura que es seqüenciaven gens de bacteris, es descobrien seqüències repetitives d'ADN seguides de la seva seqüència palindròmica.

Per això, se les va anomenar CRISPR, inicials en anglès de "clustered regularly interspaced short palindromic repeats". Un dels primers a investigar les CRISPR va ser l'ilicità Francisco Juan Martínez Mojica, de la Universitat d'Alacant, que va fer la tesi doctoral sobre aquest tema i ha seguit estudiant-les. Va ser el primer a suggerir que podien estar relacionades amb l'antic sistema immunitari dels bacteris i sovint se l'havia citat com a candidat al Nobel.

De fet, en el desenvolupament de la tècnica hi han participat molts investigadors. El biotecnòleg Lluís Montolliu, del CSIC, ho recordava així a Twitter:

Estos son los 12 investigadores esenciales para entender la revolución #CRISPR El Premio Nobel de Química 2020 reconoce a 2 de ellas, pero olvida a Virginjus Siksnys, el lituano que también propuso usarlas para edición genética en 2012, y sobre todo a Francis Mojica que la empezó pic.twitter.com/RuCFhTCd6Q

— Lluis Montoliu (@LluisMontoliu) October 7, 2020

Però el Nobel només es pot donar, com a màxim, a tres investigadors. El Comitè deu haver preferit limitar-se a a les dues científiques que han fet possible l'aplicació de la tècnica i no triar-ne un tercer i oblidar la resta.

Tornant a Charpentier, el 2011 va publicar el seu descobriment sobre la nova molècula. El mateix any va proposar a Jennifer Doudna, gran experta en ARN, d'investigar juntes. I allà va començar el camí cap a l'eina d'edició del genoma.

Una eina senzilla i precisa

Totes dues van demostrar que amb la CRISPR podien tallar selectivament l'ADN, de forma molt precisa. Fins aleshores, tallar la seqüència d'aquest material genètic per observar el paper d'alguns gens concrets era un procés habitual, però que ocupava força temps. Amb aquesta eina, tot es va simplificar i accelerar.

I només es necessitava una proteïna anomenada Cas9. D'aquí el nom complet de la tècnica: CRISPR/Cas9.

 

La senzillesa del sistema, una mena de tisores moleculars, ha permès manipular fàcilment l'ADN de plantes i animals i comprendre el paper de diversos gens i de com interactuen.

En l'estudi i modificació de plantes, l'eina ha permès, entre altres coses, obtenir arròs amb menors nivells de metalls pesants, com el cadmi, gràcies a la identificació dels gens que fan que els absorbeixi.

També han desenvolupat plantes que resisteixen la sequera o els atacs d'insectes i plagues.

En el camp mèdic, la CRISPR ha dut a noves immunoteràpies contra el càncer. I ha accelerat la cursa per intentar curar malalties hereditàries. Diversos assaigs clínics estan en marxa per comprovar-ne l'efectivitat i la seguretat.

També s'investiga amb CRISPR com reparar gens en òrgans i músculs i així curar o alleugerir malalties com la distròfia muscular, el Huntington i d'altres.

Usos poc ètics

Com la majoria de tècniques, no se salva del possible ús indegut. Un dels casos amb més repercussió va ser el del xinès He Jiankui, que a finals del 2018 va anunciar que havia modificat amb CRISPR embrions humans i que això havia donat lloc al naixement de dues nenes que, en teoria, estarien protegides d'infectar-se amb el virus de la sida.

Per això, juntament amb els grans avenços que s'han produït amb la CRISPR i les expectatives que ha creat, molts investigadors i experts en bioètica demanen un marc que asseguri el bon ús d'aquestes tècniques. De moment, rebutgen que s'utilitzin per modificar embrions humans, degut, entre altres coses, a les incerteses sobre la seguretat del mètode.