“CRISPR-Cas, la revolución en edición genética” por el Dr. Lluís Montoliu

Ayer, 28 de septiembre de 2018, con motivo de la celebración de la Noche Europea de los Investigadores, tuve el placer de poder asistir a una magnífica charla sobre la herramienta CRISPR-Cas impartida por el Dr. Lluís Montoliu en la Fundación Francisco Giner de los Ríos (Institución Libre de Enseñanza).

Montoliu nos ha explicado de una forma muy visual cómo funciona el CRISPR, el sistema inmunitario de las bacterias y arqueas. Se denomina CRISPR a un conjunto de repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas, es decir, secuencias repetitivas entre las cuales encontramos fragmentos de material genético vírico. Las proteínas Cas reconocen el material genético exógeno procedente de los virus gracias a un ARN guía complementario a los fragmentos situados entre las repeticiones. Estas proteínas cortan el material genético vírico, destruyéndolo e impidiendo así la infección.

Este sistema posee una base genética y es, por lo tanto, heredable. Es decir, una vez que la bacteria adquiera resistencia al virus tras estar en contacto con él, todas las generaciones venideras lo serán. Es un sistema en continua actualización pues los virus mutan con el tiempo y pueden penetrar este sistema de protección.

Francisco Mojica es el autor de este descubrimiento revolucionario, por el cual está nominado al Nobel en las categorías de Química y Medicina. Jennifer Doudna y Emmanuelle Charpentier desarrollaron una técnica basada en este sistema que permitía modificar el ADN, el CRISPR-Cas, popularmente conocido como las tijeras genéticas.

Montoliu nos ha hablado sobre las diferentes aplicaciones de esta técnica en campos tan dispares como la medicina y la agricultura. Además, ha hecho especial hincapié en la necesidad de un desarrollo completo de estas técnicas para garantizar su seguridad antes de ser aplicadas en humanos. En su laboratorio estudian las aplicaciones del CRISPR en enfermedades como el albinismo. En la página web de su laboratorio podéis encontrar gran cantidad de información sobre CRISPR y sobre los trabajos que realizan acerca del albinismo: https://bit.ly/2DMfTai

Además, mi compañero Raúl escribió un artículo sobre CRISPR, disponible en este enlace: https://bit.ly/2R3mP5A

Por último, dar las gracias al Dr. Lluís Montoliu por acercar la ciencia a todos los ciudadanos y despertar el gusanillo investigador en muchos de nosotros.

Synthetic species made to shun sex with wild organisms

A team of scientists has used the CRISPR-Cas9 gene-editing tool to alter the expression of the target genes in Saccharomyces cerevisiae. As a result, the levels of a protein called actin raised and made the cells explode.

With a system of poison-antidote, they have created a strain that cannot produce offspring successfully with their wild counterparts.

This technology could be used to avoid genetic exchange between wild plants (crops and weeds) and the modified ones. Moreover, these synthetic species could be used to fight against pests and invasive species.

The authors said that this technology is going to be developed in more organisms like fruit flies, plants, mosquitoes, nematodes and zebrafish.

This article has been published in Nature. Here is the link:  https://www.nature.com/articles/d41586-018-00625-1

This amazing robot swims like an eel AND detects pollution — ideas.ted.com

Inspired by one of nature’s most efficient swimmers, bio-roboticist Auke Ijspeert and his team are building a sinuous robot that can venture into toxic waters. Let’s say you wanted to build a robot that was the most efficient swimmer possible. You’d probably try to take inspiration from nature, copying the best moves from a fish.…

a través de This amazing robot swims like an eel AND detects pollution — ideas.ted.com

¿Y si cambiáramos las farolas por árboles?

Vaya idea mas hippie, pensarán algunos. La verdad es que la primera impresión es chocante… pero, ¿y si te digo que podría ser el futuro? ¿Y si pudiéramos eliminar para siempre las bombillas del árbol de Navidad, porque nuestro árbol ya brillara con luz propia? ¿Y si elimináramos algún día las bombillas de las farolas de tu pueblo, y pusiéramos abetos luminiscentes? ¿Y si algún día pudiéramos eliminar la luz eléctrica de todo el mundo, y la cambiáramos por… plantas?

A ti te puede estar pareciendo descabellado, pero el hecho es que actualmente ya puedes comprar una planta bioluminiscente en internet por un precio bastante asequible. ¡El mundo de Avatar podría estar en camino, señores!

Y tranquilo, te vamos a contar como.

La naturaleza siempre ha sido fuente de inspiración para la ciencia. Y es normal, muchos mecanismos y procesos que ocurren en el medio natural suelen encajar como piezas de un puzle en el rompecabezas de muchos científicos por el simple hecho de que funcionan. La biomimesis consiste en tratar de imitar ciertos fenómenos, rutas metabólicas, comportamientos… etc. procedentes de organismos naturales y con ellos dar solución a muchos de nuestros problemas científicos y tecnológicos actuales.

El ejemplo que hoy nos concierna es la bioluminiscencia, fenómeno bien conocido en invertebrados y microbios, como bacterias marinas y algunos hongos.

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Mycena Chlorophos

Esta bioluminiscencia otorga ventajas a los organismos, como defensa ante sus feroces depredadores, comunicación entre especies y en otros casos, favorecer la atracción sexual.

 

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Panellus stipticus

Pues bien, la bioluminiscencia está cobrando importancia hoy en día en el mundo de la biotecnología. Entre todas las propuestas, una muy prometedora es la reproducción de esta propiedad en organismos vegetales. ¿Y esto porqué mola tanto? Pues debido a que el reino Plantae, en su mayoría, no dispone de tal facultad y por tanto el uso de plantas transgénicas podría llegar a suponer un gran progreso en la sociedad actual.

Vale. Pero ¿y cómo se hace? ¿metemos bacterias luminiscentes a las raíces de las plantas y que las absorban? ¿Las rociamos con un spray? Pues no. Los genes purificados y procedentes -entre otros organismos- de la luciérnaga Photinus pyralis, son capaces de codificar la enzima luciferasa y la molécula orgánica compleja, luciferina. Ambas moléculas se encuentran reguladas por los llamados genes lux, que son transfectados mediante Agrobacterium, a las células vegetales (al ADN de los cloroplastos, concretamente) produciendo energía lumínica. Pero esto no es nuevo. De hecho, la primera planta en la que se llevó a cabo este proceso fue la del tabaco hace ya bastantes años.

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Planta del tabaco transgénica bioluminiscente.

Con un método (aparentemente) tan sencillo, sería brillante -nunca mejor dicho- aplicarlo a nuestra sociedad; una sociedad con un increíble consumo eléctrico actual. No solo hablamos del gasto en sí que conlleva encender una bombilla. Hay que tener en cuenta lo que cuesta llevar la luz hasta tu bombilla. Contaminación por el transporte, gastos de fabricación, el mantenimiento, las reformas que hay que hacer en un edificio para arreglar/poner la luz… los llamados “costes ocultos”. En un mundo protagonizado por las energías no renovables, la iluminación sostenible sería tal descubrimiento que podría marcar un antes y un después en nuestra sociedad.

¿Y quién será el héroe que salve nuestro planeta?

Pues ya hay alguna empresa trabajando en el sector. Uno de los primeros proyectos funcionales fue “Glowing plant”, que salió a la luz a través de la plataforma Kickstarter. Si alguien no conoce Kickstarter, se trata de una plataforma online en la cual se buscan patrocinadores, donativos, etc, y a cambio, puedes llevarte muestras del proyecto novedoso, tecnológico o científico al que prestas tu ayuda. Glowing plant trataba de recaudar 65.000$ para hacer su magia en una Arabidopsis thaliana (Aquí, y en los siguientes artículos de la serie, te enterarás de porqué Arabidopsis thaliana.) y 400.000$ para rosas bioluminiscentes. Concretamente, esta empresa utilizaba un software (Genome compiler) para diseñar las secuencias de ADN por ordenador. El siguiente paso es imprimir con láser el ADN a través de un hardware especializado (Cambrian Genomics). Por último, con una pistola de genes se inserta el ADN creado en el genoma de la planta. Aunque la recaudación fue viento en popa hasta cierto momento (recaudaron 484.013$ y consiguieron 8.433 patrocinadores), parece que el proyecto acabó por hacer aguas. No conseguían su objetivo, y parece que trabajaban a la vez en un musgo fluorescente (Glowing moss), ya que es un organismo más sencillo.

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Esta es Orbella, el Fragant Moss de Glowing Plant.

Pero, como se estaba yendo la cosa de las manos, acabaron intentando vender el Fragant moss (Adivinad; musgo también, pero ¡con olor!) para recuperar la inversión y poder seguir con los proyectos adelante. Sin embargo, desgraciadamente los cultivos se contaminaron, y aunque dicen que siguen trabajando en la planta y en el musgo (fluorescente y con olor), no tiene buena pinta.

 

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Sin embargo no todas las empresas hacen aguas. Bioglow Tech fue fundada en 2007 por  Alexander Krichevsky, empezó a vender plantas bioluminiscentes (Starlight Avatar) en 2013 por unos 300$/planta. Al tiempo la compañía cambió su nombre a GLEAUX, que lleva la segunda generación de plantas bioluminiscentes al mercado, esta vez bautizadas bajo el nombre de CELESTINE, por el módico precio de 59.99$/planta. Aquí puedes comprarla. De hecho, presumen de ser la compañía que lo inventó, no en vano, ya que Alexander K. publicó su artículo en 2010 en PLoS one, y tiene la patente a día de hoy.

En este caso utilizan la planta del tabaco, Nicotiana alata (Solanaceae), apodada Starlight Avatar, fué posible a la introducción del operón lux de bacterias marinas –Photobacterium leiognathi-, en el ADN de la planta.

Starlight Avatar primera planta bioluminiscente del mundo 3
Nicotinia alata + gen de Photobacterium leiognathi = Starlight Avatar. Así se ve por el día (primera imagen) y así por la noche (segunda imagen). Vemos que no toda las partes de la planta quedan iluminadas.

 

Como vemos, a pesar de ser una brillante idea, aún está en pañales. Las plantas dan una leve intensidad, hemos visto proyectos fallidos… sin embargo, aquí entramos nosotros: todos los que estáis leyendo este blog. Los futuros biólogos, científicos, botánicos… o simplemente todos aquellos con curiosidad. Todos aquellos que estudian, o que se informan. Todos los que nos interesamos: los que tenemos una oportunidad de trabajo para colaborar a hacer un mundo mejor.

Lo mejor de que sea una ciencia en desarrollo, es que significa que es una ciencia posible.

 

 

BIBLIOGRAFÍA

          Callaway, E. (2017). Glowing plants spark debate. Nature 498: 15-16.

          GLEAUX® | Beautifully Bioluminescent | Order Celestine™ from GLEAUX®. [online] Available at: http://gleaux.us/buy/ [Accessed 1 Nov. 2017].

          Google Books. (2017). Patent US7663022 – Transgenic bioluminescent plants. [online] Available at: https://www.google.com/patents/US7663022 [Accessed 1 Nov. 2017].

          Hudkins, B. E. (2014). EE.UU. Patente Nº. 8,853,491. Tulsa, OK: U.S. Patent and Trademark Office.

         Kickstarter. (2017). Glowing Plants: Natural Lighting with no Electricity. [online] Available at: https://www.kickstarter.com/projects/antonyevans/glowing-plants-natural-lighting-with-no-electricit?lang=es [Accessed 1 Nov. 2017].

         Koncz, C.; Langridge, W.H.R.; Olsson, O.; Schell, J.; Sza- lay, A.A. (1 990). Bacterial and firefly luciferase genes in trans- genic plants: Advantages and disadvantages of a reporter gene. Developmental Genetics 11: 224-232.

         Medioambiente.org. (2017). La primera planta bioluminiscente del mundo, Starlight Avatar. [online] Available at: http://www.medioambiente.org/2014/01/la-primera-planta-bioluminiscente-del.html [Accessed 1 Nov. 2017].

         Millar, A.J.; Short S.R., Chua N.H.; Kay, S.A. (1992) A novel circadian phenotype based on firefly luciferase expression in transgenic plants. Plant Cell 4:1075–1087.

         Social.glowingplant.com. (2017). Glowing Plant | Seeds. [online] Available at: http://social.glowingplant.com/ [Accessed 1 Nov. 2017].

         Taylor, J. (2017). What is Bioluminescence and Why is it Important? –. [online] The New Home Buyers Network Blog. Available at: http://blog.newinhomes.com/news/what-is-bioluminescence-and-why-is-it-important/ [Accessed 1 Nov. 2017].

 

Arde Galicia

Estas atrocidades contra el medio natural se repiten cada año sin que el Gobierno tome medidas suficientes para la protección de nuestros bosques. Teñir de negro nuestro patrimonio natural es atentar contra todo un país que hoy llora desconsoladamente por unas vidas que ya no volverán. Los hogares, negocios y, lo más importante, la vida de la población y la de todos los voluntarios y bomberos que luchan contra el fuego, está en juego estos días.

No dejemos que el fuego nos consuma. Firma esta petición para cambiar la ley de Montes (que permite la recalificación de terrenos quemados), aboga por la repoblación con especies autóctonas y el refuerzo a la prevención de incendios. Ya somos más de 15.000 personas: http://bit.ly/2icSeWq

MOF: el material sintético que hace la fotosíntesis

Investigadores estadounidenses han desarrollado un material sintético, el armazón organometálico (MOF), capaz de descomponer el COen compuestos orgánicos inofensivos y además, generar energía eléctrica a partir de la luz solar. Esta “fotosíntesis” artificial puede convertirse en un mecanismo paliativo del cambio climático.

Puedes leer la noticia completa aquí: http://computerhoy.com/noticias/life/material-sintetico-hace-fotosintesis-limpiar-aire-co2-61544

 

Cómo la simbiosis entre hongos y plantas puede mejorar la productividad agrícola en las condiciones del calentamiento planetario (y de paso dar de comer a los emprendedores)

How can you protect crops against global warming? One answer: find the secrets of plants that already thrive in the most punishing climates, says microbiologist Rusty Rodriguez.

a través de The surprising plant-fungi relationship that could help feed us, even as the world heats up — ideas.ted.com