How CRISPR lets you edit DNA - Andrea M. Henle

Translator: Roi Yáñez González Reviewer: Xusto Rodriguez

From the smallest single-celled organism

Do organismo unicelular máis pequeno

to the largest creatures on earth,

ás criaturas máis grandes do mundo,

every living thing is defined by its genes.

cada ser vivo está definido polos seus xenes.

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

O DNA contido nos nosos xenes actúa

como un manual de instrucións para as nosas células.

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

Catro bloques de construción, as bases, están unidos en secuencias precisas

which tell the cell how to behave

que lle din á célula como comportarse

and form the basis for our every trait.

formando a base de todos os nosos trazos.

Pero cos avances recentes das ferramentas de edición xénica,

But with recent advancements in gene editing tools,

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

os científicos poden cambiar

as características fundamentais dun organismo nun tempo récord.

They can engineer drought-resistant crops

Poden deseñar cultivos resistentes á seca

and create apples that don’t brown.

e crear mazás que non podrezan.

They might even prevent the spread of infectious outbreaks

Incluso poderían previr a propagación de brotes infecciosos

and develop cures for genetic diseases.

e desenvolver curas para enfermidades xenéticas.

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

CRISPR é a ferramenta de edición xénica máis rápida, sinxela e barata,

responsible for this new wave of science.

responsable desta nova corrente científica.

But where did this medical marvel come from?

Pero de onde xurdiu está marabilla médica?

How does it work?

Como funciona?

And what can it do?

E que pode facer?

Surprisingly, CRISPR is actually a natural process

Sorprendentemente, o CRISPR é, en realidade, un proceso natural

that’s long functioned as a bacterial immune system.

que funcionou durante moito tempo como un sistema inmunolóxico bacteriano.

Originally found defending single-celled bacteria and archaea

Atopado orixinalmente como defensa de bacterias unicelulares e arqueas

against invading viruses,

contra virus invasores,

naturally occurring CRISPR uses two main components.

o CRISPR natural usa dous compoñentes principais.

The first are short snippets of repetitive DNA sequences

Os primeiros son fragmentos curtos de secuencias de DNA repetitivas

called “clustered regularly interspaced short palindromic repeats,”

chamadas repeticións palindrómicas curtas agrupadas regularmente intercaladas

or simply, CRISPRs.

ou CRISPR (polas siglas en inglés).

The second are Cas,

As segundas son as Cas

or “CRISPR-associated” proteins

ou proteínas asociadas a CRISPR

which chop up DNA like molecular scissors.

que cortan o DNA como tesoiras moleculares.

When a virus invades a bacterium,

Cando un virus invade unha bacteria,

Cas proteins cut out a segment of the viral DNA

As proteínas Cas cortan un segmento de DNA viral

to stitch into the bacterium’s CRISPR region,

para coselo na rexión CRISPR da bacteria,

capturing a chemical snapshot of the infection.

capturando unha instantánea química da infección.

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

Eses códigos virais cópianse en segmentos curtos de RNA.

This molecule plays many roles in our cells,

Esta molécula cumpre moitas funcións nas nosas células,

but in the case of CRISPR,

pero no caso do CRISPR,

RNA binds to a special protein called Cas9.

o RNA únese a unha proteína especial chamada Cas9.

The resulting complexes act like scouts,

Os complexos resultantes actúan como exploradores,

latching onto free-floating genetic material

uníndose a material xenético libre

and searching for a match to the virus.

e buscando unha coincidencia co virus.

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

Se o virus volve invadir, o complexo explorador recoñéceo de inmediato

and Cas9 swiftly destroys the viral DNA.

e Cas9 destrúe rápidamente o DNA viral

Lots of bacteria have this type of defense mechanism.

Moitas bacterias teñen este tipo de mecanismo defensivo.

But in 2012, scientists figured out how to hijack CRISPR

Pero en 2012, os científicos descubriron como secuestrar o CRISPR

to target not just viral DNA,

para dirixilo non só a DNA viral,

but any DNA in almost any organism.

senón a calquera DNA en case calquera organismo.

With the right tools,

Coas ferramentas apropiadas

este sistema inmunolóxico viral

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

convértese nunha ferramenta precisa de edición xénica,

which can alter DNA and change specific genes

que pode alterar o DNA e cambiar xenes específicos

almost as easily as fixing a typo.

coa mesma facilidade con que amañamos un erro tipográfico.

Así é como funciona no laboratorio:

Here’s how it works in the lab:

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

os científicos deseñan un RNA guía para que coincida co xene por editar

and attach it to Cas9.

e unilo a Cas9.

Like the viral RNA in the CRISPR immune system,

Igual que o RNA viral no sistema inmune CRISPR,

the guide RNA directs Cas9 to the target gene,

o RNA guía dirixe Cas9 cara ao xene diana,

and the protein’s molecular scissors snip the DNA.

e as tesoiras moleculares da proteína cortan o DNA.

This is the key to CRISPR’s power:

Esta é a chave do poder do CRISPR:

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

só con inxectar Cas9 unido a un fragmento curto de RNA guía personalizado

scientists can edit practically any gene in the genome.

os científicos poden editar practicamente calquera xene do xenoma.

Once the DNA is cut,

Logo de cortado o DNA,

the cell will try to repair it.

a célula tentará reparalo.

Typically, proteins called nucleases

Normalmente, unhas proteínas chamadas nucleases,

trim the broken ends and join them back together.

recortan os extremos rotos para xuntalos outra vez.

But this type of repair process,

Pero este tipo de reparación,

called nonhomologous end joining,

chamada unión de extremos non homólogos,

is prone to mistakes

é propensa aos erros

and can lead to extra or missing bases.

e pode dar lugar a bases de máis ou de menos.

The resulting gene is often unusable and turned off.

O xene resultante adoita ser inutilizable e silenciado.

However, if scientists add a separate sequence of template DNA

Mais, se os científicos engaden unha secuencia separada do DNA modelo

to their CRISPR cocktail,

ao seu cóctel CRISPR,

cellular proteins can perform a different DNA repair process,

as proteínas celulares poden realizar un proceso de reparación do DNA diferente,

called homology directed repair.

chamado reparación homóloga dirixida.

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

Este padrón de DNA úsase como modelo para guiar o proceso de reconstrución,

repairing a defective gene

reparar un xene defectuoso

or even inserting a completely new one.

ou incluso inserir un completamente novo.

The ability to fix DNA errors

A capacidade de corrixir erros no DNA

means that CRISPR could potentially create new treatments for diseases

significa que o CRISPR poderá crear tratamentos novos para enfermidades

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

ligadas a errores xenéticos específicos

como a fibrose quística ou a anemia falciforme.

And since it’s not limited to humans,

Como non se limita aos humanos,

the applications are almost endless.

as aplicacións son case infinitas.

CRISPR could create plants that yield larger fruit,

O CRISPR sería quen de crear plantas que produzan froitos maiores,

mosquitoes that can’t transmit malaria,

mosquitos que non transmitan a malaria,

ou reprogramar células canceríxenas resistentes aos medicamentos.

or even reprogram drug-resistant cancer cells.

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

É tamén unha ferramenta poderosa no estudo xenómico

allowing scientists to watch what happens when genes are turned off

que lles permite aos científicos observar que ocurre cando os xenes se desactivan

or changed within an organism.

ou mudan dentro dun organismo.

CRISPR isn’t perfect yet.

O CRISPR aínda non é perfecto.

It doesn’t always make just the intended changes,

Non sempre fai só os cambios desexados

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

e como as súas implicacións a longo prazo, son difíciles de prever,

this technology raises big ethical questions.

esta tecnoloxía comporta grandes problemas éticos.

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

Depende de nós decidir cal é o mellor camiño,

as CRISPR leaves single-celled organisms behind

cando o CRISPR abandona os organismos unicelulares

and heads into labs, farms, hospitals,

e aparece en laboratorios, granxas, hospitais

e organismos arredor do mundo.

and organisms around the world.