How CRISPR lets you edit DNA - Andrea M. Henle

Traductor: Lidia Cámara de la Fuente Revisor: Marlén Scholand Cámara

From the smallest single-celled organism

Del organismo unicelular más pequeño.

to the largest creatures on earth,

a las criaturas más grandes de la tierra,

every living thing is defined by its genes.

Todo ser vivo está definido por sus genes.

The DNA contained in our genes acts like an instruction manual for our cells.

El ADN contenido en nuestros genes actúa

como un manual de instrucciones para nuestras células.

Four building blocks called bases are strung together in precise sequences,

Cuatro bloques de construcción llamados bases están unidos en secuencias precisas,

which tell the cell how to behave

que dicen a la célula como comportarse

and form the basis for our every trait.

y forman la base de cada uno de nuestros rasgos.

Pero con los recientes avances en herramientas de edición de genes,

But with recent advancements in gene editing tools,

scientists can change an organism’s fundamental features in record time.

los científicos pueden cambiar

las características fundamentales de un organismo en un tiempo récord.

They can engineer drought-resistant crops

Pueden diseñar cultivos resistentes a la sequía

and create apples that don’t brown.

y crear manzanas que no se marchiten.

They might even prevent the spread of infectious outbreaks

Incluso podrían prevenir la propagación de brotes infecciosos

and develop cures for genetic diseases.

y desarrollar curas para enfermedades genéticas.

CRISPR is the fastest, easiest, and cheapest of the gene editing tools

CRISPR es la herramienta de edición de genes más rápida, fácil y barata,

responsible for this new wave of science.

responsable de esta nueva ola de la ciencia.

But where did this medical marvel come from?

¿Pero de dónde vino esta maravilla médica?

How does it work?

¿Cómo funciona?

And what can it do?

¿Y qué puede hacer?

Surprisingly, CRISPR is actually a natural process

Sorprendentemente, CRISPR es, en realidad, un proceso natural.

that’s long functioned as a bacterial immune system.

Eso funcionó durante mucho tiempo como un sistema inmunológico bacteriano.

Originally found defending single-celled bacteria and archaea

Originalmente encontrado defendiendo bacterias unicelulares y arqueas

against invading viruses,

contra los virus invasores,

naturally occurring CRISPR uses two main components.

CRISPR de origen natural utiliza dos componentes principales.

The first are short snippets of repetitive DNA sequences

Los primeros son fragmentos cortos de secuencias de ADN repetitivas

called “clustered regularly interspaced short palindromic repeats,”

llamadas repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente intercaladas

or simply, CRISPRs.

o simplemente, CRISPRs.

The second are Cas,

Los segundos son cas,

or “CRISPR-associated” proteins

o proteínas asociadas a CRISPR

which chop up DNA like molecular scissors.

que cortan el ADN como tijeras moleculares.

When a virus invades a bacterium,

Cuando un virus invade una bacteria,

Cas proteins cut out a segment of the viral DNA

las proteínas cas cortan un segmento del ADN viral

to stitch into the bacterium’s CRISPR region,

para coser en la región CRISPR de la bacteria,

capturing a chemical snapshot of the infection.

capturando una instantánea química de la infección.

Those viral codes are then copied into short pieces of RNA.

Esos códigos virales se copian en fragmentos cortos de ARN.

This molecule plays many roles in our cells,

Esta molécula juega muchos papeles en nuestras células,

but in the case of CRISPR,

pero en el caso de CRISPR,

RNA binds to a special protein called Cas9.

el ARN se une a una proteína especial llamada Cas9.

The resulting complexes act like scouts,

Los complejos resultantes actúan como exploradores,

latching onto free-floating genetic material

enganchando a material genético flotante

and searching for a match to the virus.

y buscando una coincidencia con el virus.

If the virus invades again, the scout complex recognizes it immediately,

Si el virus invade nuevamente, el complejo scout lo reconoce

and Cas9 swiftly destroys the viral DNA.

inmediatamente y Cas9 destruye rápidamente el ADN viral.

Lots of bacteria have this type of defense mechanism.

Muchas bacterias tienen este tipo de mecanismo de defensa.

But in 2012, scientists figured out how to hijack CRISPR

Pero en 2012, los científicos descubrieron cómo secuestrar CRISPR

to target not just viral DNA,

para apuntar no solo al ADN viral,

but any DNA in almost any organism.

Pero cualquier ADN en casi cualquier organismo

With the right tools,

con las herramientas adecuadas,

Este sistema inmunológico viral se convierte

this viral immune system becomes a precise gene-editing tool,

en una herramienta precisa de edición de genes

which can alter DNA and change specific genes

que puede alterar el ADN y cambiar genes específicos.

almost as easily as fixing a typo.

casi tan fácil como arreglar un error tipográfico.

Así es como funciona en el laboratorio:

Here’s how it works in the lab:

scientists design a “guide” RNA to match the gene they want to edit,

los científicos diseñan un ARN guía para que coincida con el gen que desean editar

and attach it to Cas9.

y adjuntarlo a Cas9.

Like the viral RNA in the CRISPR immune system,

Al igual que el ARN viral en el sistema inmune CRISPR,

the guide RNA directs Cas9 to the target gene,

la guía ARN dirige Cas9 al gen diana,

and the protein’s molecular scissors snip the DNA.

y las tijeras moleculares de la proteína cortan el ADN.

This is the key to CRISPR’s power:

Esta es la clave del poder de CRISPR:

just by injecting Cas9 bound to a short piece of custom guide RNA

con solo inyectar Cas9 unido a un fragmento corto de ARN guía personalizado

scientists can edit practically any gene in the genome.

los científicos pueden editar prácticamente cualquier gen en el genoma.

Once the DNA is cut,

Una vez que se corta el ADN,

the cell will try to repair it.

La célula intentará repararlo.

Typically, proteins called nucleases

Típicamente, las proteínas llamadas nucleasas.

trim the broken ends and join them back together.

recortar los extremos rotos y unirlos de nuevo juntos.

But this type of repair process,

Pero este tipo de proceso de reparación,

called nonhomologous end joining,

llamada unión final no homóloga,

is prone to mistakes

es propenso a errores

and can lead to extra or missing bases.

y puede llevar a bases extra o faltantes.

The resulting gene is often unusable and turned off.

El gen resultante es a menudo inutilizable y apagado.

However, if scientists add a separate sequence of template DNA

Sin embargo, si los científicos agregan una secuencia separada de plantilla de ADN

to their CRISPR cocktail,

a su cóctel CRISPR,

cellular proteins can perform a different DNA repair process,

Las proteínas celulares pueden realizar un proceso diferente de reparación del ADN.

called homology directed repair.

Se llama reparación de homología dirigida.

This template DNA is used as a blueprint to guide the rebuilding process,

Esta plantilla de ADN se usa como modelo para guiar el proceso de reconstrucción,

repairing a defective gene

reparar un gen defectuoso

or even inserting a completely new one.

o incluso insertando uno completamente nuevo.

The ability to fix DNA errors

La capacidad de corregir errores de ADN.

means that CRISPR could potentially create new treatments for diseases

Significa que CRISPR podría crear nuevos tratamientos para enfermedades

linked to specific genetic errors, like cystic fibrosis or sickle cell anemia.

vinculados a errores genéticos

como fibrosis quística o anemia de células falciformes.

And since it’s not limited to humans,

Y como no se limita a los humanos,

the applications are almost endless.

Las aplicaciones son casi infinitas.

CRISPR could create plants that yield larger fruit,

CRISPR podría crear plantas que producen frutos más grandes,

mosquitoes that can’t transmit malaria,

mosquitos que no pueden transmitir la malaria,

o incluso reprogramar células cancerígenas resistentes a los medicamentos.

or even reprogram drug-resistant cancer cells.

It’s also a powerful tool for studying the genome,

También es una herramienta poderosa para estudiar el genoma,

allowing scientists to watch what happens when genes are turned off

permitiendo a los científicos observar qué sucede cuando los genes se desactivan

or changed within an organism.

o cambian dentro de un organismo.

CRISPR isn’t perfect yet.

CRISPR no es perfecto todavía.

It doesn’t always make just the intended changes,

No siempre hace solo los cambios deseados y, como

and since it’s difficult to predict the long-term implications of a CRISPR edit,

es difícil predecir las implicaciones a largo plazo de una edición CRISPR,

this technology raises big ethical questions.

esta tecnología plantea grandes cuestiones éticas.

It’s up to us to decide the best course forward

Depende de nosotros decidir el mejor curso a seguir.

as CRISPR leaves single-celled organisms behind

ya que CRISPR deja atrás organismos unicelulares

and heads into labs, farms, hospitals,

y se dirige a laboratorios, granjas, hospitales

and organisms around the world.

y organismos de todo el mundo.