La edición de genes ha vuelto a los cerdos inmunes a una epidemia mortal

Se está llevando a cabo un gran proyecto para proteger a los cerdos de enfermedades utilizando CRISPR para cambiar su ADN. ¿Son las siguientes personas?

Por

• Antonio Regalado página de archivo

11 de diciembre de 2020

Diseño Selman

Cuando covid-19 comenzó a correr por todo el mundo, los países cerraron negocios y le dijeron a la gente que se quedara en casa. Muchos pensaron que eso sería suficiente para frenar el coronavirus. Si hubiéramos prestado más atención a los cerdos, podríamos haberlo sabido mejor. Cuando se trata de controlar virus en el aire, dice Bill Christianson, creo que nos engañamos a nosotros mismos sobre cuán efectivos podemos ser.

Christianson es un epidemiólogo y veterinario que dirige la Pig Improvement Company, en Hendersonville, Tennessee. La compañía vende cerdos de cría de élite a la industria porcina, que durante los últimos 34 años ha estado luchando contra una enfermedad viral llamada síndrome reproductivo y respiratorio porcino PRRS.

Esta historia fue parte de nuestra edición de enero de 2021

• Ver el resto del número
• Suscribir

El patógeno provoca una enfermedad conocida como oreja azul, por uno de sus síntomas más visibles; cuando apareció por primera vez, en la década de 1980, se llamaba simplemente enfermedad porcina misteriosa. Una vez infectada con PRRS (ronroneos pronunciados), una cerda puede abortar o dar a luz lechones muertos y arrugados.

Y voy a decir que sí, es peor para los cerdos que el covid para nosotros, dice Christianson.

Para detener el PRRS, así como otras enfermedades, los criadores de cerdos emplean medidas familiares para cualquiera que haya estado evitando el covid-19. Antes de ingresar a un establo de cerdos seguro, le toman la temperatura, se ducha y se cambia de ropa. Las loncheras se bañan en luz ultravioleta y los suministros se empañan con desinfectante. Luego está el cuestionario sobre su último contacto con cerdos: ¿ha visto algún cerdo en su día libre? ¿Has estado en una feria campestre? (Responder sí significa una cuarentena de dos semanas fuera del trabajo).

A pesar de las precauciones, el virus puede colarse. Una vez dentro, se propaga rápidamente en espacios reducidos. La despoblación rápida, es decir, el sacrificio, de los animales es la forma más efectiva de deshacerse de él. En los años malos, los criadores de cerdos estadounidenses pierden 600 millones de dólares a causa del PRRS.

Ahora, la compañía de Christianson, que es una división de la firma británica de genética animal Genus, está intentando algo diferente. En lugar de tratar de aislar a los animales del medio ambiente, está cambiando a los propios cerdos. En una instalación experimental en el centro de los EE. UU. (la ubicación se mantuvo en secreto por razones de seguridad), la compañía tiene un centro de FIV porcina y un laboratorio donde los óvulos de cerdo se editan genéticamente utilizando CRISPR, las revolucionarias tijeras genéticas.

Durante un recorrido virtual, un trabajador llevó un teléfono inteligente a través del laboratorio de edición hasta el área de gestación, donde las cerdas pasan nueve meses hasta dar a luz; el parto es el término del granjero. Luego abrió el camino a una habitación de concreto donde los lechones editados genéticamente gruñían y miraban a la cámara. Según la compañía, estos cerdos jóvenes son inmunes al PRRS porque sus cuerpos ya no contienen el receptor molecular al que se acopla el virus.

Cada virus ataca a las células fusionándose con ellas e inyectando su carga genética. Con covid-19, el virus se adhiere a un receptor llamado ACE-2, que es común en las células de las vías respiratorias y los pulmones, la razón por la cual la enfermedad causa problemas para respirar. Con PRRS, es CD163 , un receptor en los glóbulos blancos. Estos cerdos experimentales no tienen un completo CD163 gen porque parte de él fue cortado con la edición de genes. Sin receptor, sin infección.

Nunca pensé que sería un interruptor de luz... pero parece funcionar en todo tipo de cerdos y contra todas las cepas del virus.

Bill Christianson

Según la investigación no publicada de la compañía, los intentos de infectar a los cerdos editados genéticamente con PRRS no han tenido éxito. Nunca pensé que sería un interruptor de luz, dice Christianson. Pero parece funcionar en todo tipo de cerdos y contra todas las cepas del virus.

Notoriamente, se ha probado un método similar en humanos. En una salida desastrosamente imprudente de 2018, científicos chinos editaron embriones humanos con la esperanza de conferir resistencia al VIH, la causa del SIDA. Esos investigadores también soñaban con detener una enfermedad eliminando un receptor. El problema era que la tecnología no estaba lista para hacer un trabajo tan ambicioso de manera segura. Aunque la herramienta CRISPR es inmensamente versátil, carece de precisión, y la cirugía de ADN creó algo parecido a cicatrices genéticas en los gemelos nacidos del experimento.

En septiembre, un panel internacional de alto nivel dijo que nadie debería intentar modificar bebés nuevamente hasta que se haya establecido claramente que es posible realizar cambios genómicos precisos de manera eficiente y confiable sin cambios no deseados en embriones humanos.

Historia relacionada

Qué hay en el menú de OMG: salmón de crecimiento rápido y atún de nado lento

Una empresa de biotecnología con sede en Massachusetts dice que su salmón transgénico está casi listo para el mercado.

Pero con los cerdos, la era de la modificación genética es ahora y sus beneficios podrían ser visibles pronto. Genus espera obtener la aprobación para vender sus cerdos en los EE. UU. y China a partir de 2025. Sus estaciones experimentales ya albergan cientos de cerdos editados genéticamente y miles de sus descendientes, probablemente el mayor número en cualquier lugar. ( Leer la barra lateral sobre la aprobación reglamentaria de animales modificados genéticamente para la alimentación).

Para Raymond Rowland, investigador de la Universidad de Illinois que participó en la creación de los primeros animales a prueba de PRRS, la edición de genes es, en su sentido más amplio, una forma de crear una vida más perfecta para los cerdos y sus cuidadores. El cerdo nunca contrae el virus. No necesita vacunas; no necesita una prueba de diagnóstico. Quita todo de la mesa, dice.

Cerdos de élite

la novela de aldous huxley Nuevo mundo valiente comienza con un recorrido por el criadero del centro de Londres, donde los niños de una sociedad futura están siendo producidos a través de un proceso de probeta bajo un cartel que dice COMUNIDAD, IDENTIDAD, ESTABILIDAD. Los letreros en las instalaciones de Genus son principalmente sobre controles de temperatura y lavado de manos, pero el concepto no es tan diferente. Cada cerdo está numerado, monitoreado y probado por ADN para determinar sus cualidades genéticas.

La empresa administra animales seleccionados para ser los más sanos y de más rápido crecimiento, y para tener las camadas más grandes. Estos animales, lo que Genus llama germoplasma de élite, luego se propagan a través de la cría en granjas multiplicadoras y los compran productores de todo el mundo, desde Iowa hasta Beijing, que los crían aún más.

La empresa ha estado utilizando secuencias de ADN durante varios años para identificar cerdos con rasgos preferidos y para dirigir sus programas de reproducción. En 2015, firmó una licencia exclusiva para editar genes en cerdos y ganado usando tecnología de Caribou Biosciences, una empresa iniciada por Jennifer Doudna de la Universidad de California, Berkeley, quien en octubre pasado compartió un Premio Nobel por el desarrollo de CRISPR.

DISEÑO SELMAN

Debido a que la empresa porcina no tenía experiencia en ingeniería genética, comenzó a contratar biólogos de plantas. Una de ellas es su directora científica, Elena Rice, una genetista nacida en Rusia que pasó 18 años en Monsanto, principalmente desarrollando plantas de maíz genéticamente modificadas para crecer y resistir la sequía. Las plantas nunca fueron emocionales para mí, dice Rice. El cerdito o la vaca pequeña, es muy emotivo. Quieres abrazarlos; quieres que estén sanos. Es como tener un hijo. No quieres que se enfermen.

La estación de investigación Genus está configurada para llevar a cabo el proceso de edición rápidamente, en muchos cerdos. Las cerdas son anestesiadas y luego llevadas a un quirófano, donde los veterinarios extraen los óvulos de sus ovarios. Los óvulos se trasladan al laboratorio, donde se fecundan y se introducen las moléculas CRISPR. Dos días después de la edición, los embriones, para entonces con unas pocas células de tamaño, se implantan en cerdas sustitutas.

CRISPR es conocido por su capacidad para cortar ADN en lugares predeterminados, pero en la práctica, la tecnología tiene un elemento aleatorio. Apúntelo a un punto en un genoma y lo cambiará de una de varias maneras posibles. Los cambios no planificados, o fuera de los objetivos, también pueden aparecer muy lejos en el genoma.

En las plantas, esta aleatoriedad no es un problema tan grande. Un cambio genético exitoso en una sola semilla (un evento, como lo llaman los ingenieros de plantas) se puede multiplicar en un millón más con bastante rapidez. En los cerdos, es necesario crear ediciones idénticas en muchos animales para establecer una población de cerdos fundadores para la reproducción.

En experimentos con células de cerdo, los investigadores de Genus han intentado muchas modificaciones posibles en el CD163 gen, buscando aquellos que ocurren de manera más predecible. Incluso con tales esfuerzos, los cerdos que nacen tienen la edición correcta solo entre el 20 y el 30 % de las veces. Esos lechones cuyos genomas tienen errores terminan en un montón de compost. Quiero transmitir que esta tecnología no es sencilla. Puede ser bueno o malo en esta tecnología, dice Mark Cigan, un biólogo molecular con un papel principal en el programa. Necesitamos ser rigurosos, porque queremos un cambio predecible en todos los cerdos. Tiene que ser el mismo cambio cada vez.

Erradicando la influenza

Si bien el PRRS es el gran problema en los EE. UU., Genus y otras compañías creen que también pueden hacer que los cerdos sean inmunes a otros virus. Están explorando si la edición de genes podría crear cerdos que no contraigan la peste porcina africana, una enfermedad que está muy extendida en China y que desde 2018 ha provocado la pérdida de la mitad de los cerdos de ese país. Investigadores como Rowland dicen que los cerdos editados también podrían tener el beneficio indirecto de reducir la posibilidad de que ciertos virus se propaguen de los cerdos a los humanos.

Los orígenes del covid-19 aún no se han determinado, pero la teoría predominante es que la enfermedad es zoonótica, lo que significa que saltó de los animales a las personas. Dado que los cerdos no se contagian del nuevo coronavirus, probablemente no jugaron ningún papel en la aparición del covid-19. Pero las granjas porcinas son notorias por iniciar pandemias de gripe. Los cerdos pueden contraer tanto la gripe aviar como la humana, además de la gripe porcina. Eso los convierte en un recipiente de mezcla peligroso en el que los virus de la gripe pueden intercambiar tramos de ADN entre sí.

Tal recomposición de partes genéticas puede producir repentinamente un nuevo virus de la gripe que se propaga entre las personas, que no tendrán inmunidad. La gripe porcina H1N1 de 2009 transportó elementos virales de aves, cerdos y humanos. En EE.UU. hubo unos 61 millones de casos: casi 300.000 personas acabaron en el hospital y alrededor de 12.500 fallecieron. La mortal pandemia de gripe de 1918 estuvo acompañada en los EE. UU. por una gripe porcina, aunque la conexión entre ambos sigue sin demostrarse.

Desde el año pasado, Genus ha estado pagando a un científico de la Universidad Estatal de Kansas, Jürgen Richt, para ayudar a diseñar cerdos resistentes a la influenza. Richt no está seguro de poder hacer que los cerdos sean completamente inmunes a los virus de la gripe de rápida evolución, pero tiene la esperanza de poder reducir la velocidad de los patógenos, tal vez incluso lo suficiente como para reducir las probabilidades de otra pandemia. Si obtiene menos replicación, obtiene menos mutación, menos reordenamiento, dice. El resultado final es una menor evolución del virus.

Debido a que los receptores a los que se adhiere la influenza son tan comunes en el cuerpo, ningún animal podría sobrevivir a su eliminación, dice Richt. Entonces, el proyecto apunta, en cambio, a eliminar otros genes, para proteínas llamadas proteasas que la gripe y el covid-19 requieren como moléculas auxiliares para ingresar efectivamente a las células. Debido a que hay muchos tipos de gripe, será necesario eliminar más de una proteasa, lo que lleva a la pregunta de si los cerdos con demasiados genes eliminados pueden prosperar. Si un cerdo es una torre Jenga, ¿cuántos bloques se pueden quitar antes de que el animal se desmorone?

No conozco el límite para sacar genes. Por eso hacemos prueba y error, dice Richt. Pero lo que queremos es hacerlos resistentes a todas las influenzas, de todos los ámbitos de la vida.

Todavía no está claro si los cerdos resistentes a PRRS, con solo un receptor eliminado, están sanos y, por lo demás, son normales. Cigan dice que la empresa cree que lo son; los investigadores no pueden ver otras diferencias en sus pruebas, que miden cosas como cuánto comen los cerdos y aumentan de peso. Pero los cambios no planificados pueden ser sutiles.

Richt dice que hace una década estuvo involucrado en hacer que el ganado fuera resistente a la enfermedad de las vacas locas. Después de eliminar un gen, sintió que habían cambiado. La forma en que se pusieron de pie fue graciosa: fue difícil hacer que se pusieran de pie, dice. El cuidador me dijo que son estúpidos, así que tal vez la inteligencia se vio afectada. Con solo una docena de vacas, nunca estuvo seguro, pero sospecha que el ganado perdió una función de lujo, una que no era vital para la supervivencia, pero cuya eliminación condujo a una degradación del sistema sensorial.

Peste Negra

Si la edición de genes se perfecciona en los cerdos, una especie anatómicamente tan similar a los humanos que los médicos esperan trasplantar riñones de cerdo a los humanos algún día, ¿cuáles serán las implicaciones para las personas? El debate sobre la modificación genética humana a menudo se ha reducido a preguntarse si sería moral cambiar el color de los ojos o la inteligencia de un niño, por ejemplo. Pero el criadero de cerdos muestra que CRISPR podría proporcionar a las personas vacunas genéticas innatas contra las peores enfermedades infecciosas que puedan encontrar.

Los científicos en China que editaron embriones humanos para resistir el VIH estaban persiguiendo un desarrollo tan revolucionario. Y los problemas con los que se encontraron eran similares a los que enfrenta Genus: no podían controlar las ediciones exactas que hacían y no podían estar seguros de que alterar un gen (llamado CCR5 ) no tendría consecuencias imprevistas. En ese experimento, sin embargo, no hubo segundos intentos. Además, muchos cuestionaron si el arriesgado intento era médicamente necesario, ya que los medicamentos pueden mantener el VIH bajo control durante décadas.

Si la edición de genes se perfecciona en los cerdos, una especie anatómicamente tan similar a los humanos que los médicos esperan trasplantar riñones de cerdo a los humanos algún día, ¿cuáles serán las implicaciones para las personas?

Desde el fiasco chino, las academias de ciencias estadounidenses y británicas han dicho que la edición de genes, cuando es lo suficientemente segura para su uso en la reproducción humana, debe evitar la mejora de cualquier tipo y, en cambio, asumir objetivos más limitados, como evitar que las personas pasen enfermedades hereditarias como la anemia falciforme. -enfermedad celular a sus hijos.

Sin embargo, otros piensan que es importante dominar la tecnología como una posible protección contra futuras pandemias. Quitar un receptor de las próximas generaciones de humanos podría ser el retroceso de la civilización si la sociedad se ve afectada por una superenfermedad que no puede controlarse con vacunas o medicamentos, y para la cual no desarrollamos inmunidad.

Nosotros, como especie, necesitamos mantener la flexibilidad, frente a futuras amenazas, para tomar el control de nuestra propia herencia, dijo George Daley, decano de la Facultad de Medicina de Harvard, a una audiencia en Hong Kong en 2018. Enumeró la resistencia a las pandemias globales. como una razón para desarrollar técnicas para modificar seres humanos.

Covid-19 muestra cómo un nuevo germen puede explotar de la nada y propagarse por todo el mundo. La tasa de mortalidad general por una infección con el nuevo coronavirus, quizás el 0,5%, no amenaza la existencia de la humanidad. Pero, ¿y si la próxima pandemia se parece más a la peste negra, que mató a un tercio o más de la población de Europa en la Edad Media? Es una posibilidad remota, como el impacto de un asteroide. Pero ser capaz de diseñar humanos para resistir gérmenes específicos podría ser una tecnología de bolsillo que vale la pena tener.

Por lo que saben de los animales, los científicos de Genus piensan que editar humanos es futurista pero no imposible. Hace veinte años, Rice habría dicho que era pura ficción. Pero ahora podemos hacerlo por los animales, dice ella. Tenemos las herramientas.

esconder