Blog ¿Puede el CRISPR estar a la altura? Cómo las “tijeras genéticas” redefinen la edición genética para la seguridad alimentaria
Muchos de nosotros hemos comido accidentalmente una almendra amarga: una desagradable sorpresa que hoy es una excepción a la regla. Hace miles de años, una "mutación genética espontánea" "desconectó" la producción en los almendros de la amigdalina: el compuesto que libera el cianuro presente en las almendras amargas.
Esta "desconexión" (o "conexión") de las vías genéticas se ha producido desde siempre como parte de la evolución natural. Estas mutaciones naturales han dado lugar a muchas mejoras, como variedades de trigo y arroz más resistentes y con tallos más fuertes, y, con el tiempo, estas variedades más sabrosas y productivas se han convertido en las más adoptadas.
Pero, ¿y si este "interruptor" del genoma de un cultivo pudiera activarse y desactivarse intencionalmente, dirigiéndose a genes que determinan la productividad, la nutrición, la resistencia a enfermedades y otros factores clave para la seguridad alimentaria? Este es el potencial de la tecnología de edición genética CRISPR. A diferencia de los organismos modificados genéticamente (OMG) "transgénicos", en los que se introduce material genético de una variedad o especie diferente en el ADN de un organismo, con CRISPR los científicos pueden insertar una muestra de ADN de una especie bajo un microscopio y utilizar CRISPR para activar (o, más comúnmente, desactivar) vías existentes, realizando una mejora precisa y dirigida de las características de un cultivo.
CRISPR —a menudo denominada "tijeras genéticas"— se descubrió en 2012 y, al demostrarse que es la tecnología de edición genética más rápida y precisa del mundo, sus creadores recibieron el Premio Nobel de Química 2020. Desde entonces, su potencial para contribuir a la seguridad alimentaria mundial se ha convertido en el centro de atención de muchos científicos. Hasta la fecha, CRISPR ha demostrado ser capaz de duplicar la productividad del arroz y desactivar la absorción de metales pesados tóxicos; además, se está explorando la posibilidad de aumentar la densidad de nutrientes de los cultivos, superar las enfermedades de las cosechas y adaptarse a climas más duros.
Productor de cacao en Colombia inspecciona sus cultivos. Crédito: CIAT/Neil Palmer
Paul Chavarriaga (Líder del Programa de Edición Genética de la Alianza) analiza muestras de laboratorio. Crédito: E. Ramírez
Salvar el chocolate: Accionar el interruptor genético para un cacao seguro
Sin que lo sepan muchos amantes del chocolate, el cacao —el ingrediente base— se enfrenta a un reto que amenaza la seguridad alimentaria y los medios de subsistencia: la absorción de cadmio del suelo. El cadmio es un metal pesado absorbido por las raíces de las plantas, asociado a un mayor riesgo de cáncer, disfunción renal e incluso daños musculoesqueléticos. En los últimos años, los fertilizantes químicos, los residuos industriales e incluso los desastres naturales han aumentado la densidad de cadmio en los suelos, y su absorción por los cultivos supone un riesgo para la salud pública. En lugar de esperar a una incierta evolución espontánea del cacao resistente al cadmio para proteger la salud de los consumidores y los medios de subsistencia de los cultivadores de cacao —muchos de cuyos productos están bloqueados por la normativa de la UE de 2019 sobre el contenido de cadmio—, los investigadores de la Alianza están identificando el genoma en el ADN del cacao responsable de la absorción de minerales, preparándose para "apagar" este gen con el fin de reducir la absorción de cadmio a niveles seguros para el consumo humano.
Un investigador supervisa el crecimiento de una variedad mejorada de arroz de alto rendimiento. Crédito: CIAT/Neil Palmer
Duplicar la producción del cultivo más consumido del mundo
En un paso significativo hacia el aumento de la producción de alimentos, científicos de la Alianza descubrieron que al "eliminar dos nucleótidos en el gen gn1a del cultivar de arroz Llanura 11", el número de granos de arroz cultivados por planta aumentaba significativamente, duplicando potencialmente la producción total de arroz cultivado en la misma superficie de tierra. En un momento en el que la disponibilidad de alimentos debe aumentar para alimentar a una población mundial en crecimiento, este avance indica que la adopción de cultivos editados con CRISPR puede ser clave para alcanzar los objetivos mundiales de hambre cero.
Diversas variedades de forrajes tropicales conservadas en el banco de genes de la Alianza en Cali, Colombia. Crédito: CIAT/Neil Palmer
Cantidad y calidad de los alimentos
La "seguridad alimentaria" va más allá de la disponibilidad abundante de alimentos, pues abarca el acceso de los consumidores a "alimentos seguros y nutritivos que satisfagan sus necesidades dietéticas y preferencias alimentarias para llevar una vida activa y sana". Esto significa que aumentar la disponibilidad de alimentos básicos como el arroz es solo una pieza del puzzle hacia la seguridad alimentaria mundial. Muchas personas sufren carencias de micronutrientes a pesar de consumir suficientes calorías, lo que se conoce como "hambre oculta". También en este caso, CRISPR podría desempeñar un papel, ya que las primeras investigaciones han identificado vías genéticas que podrían aumentar el contenido de vitamina A en el arroz, incrementar los antioxidantes en los tomates e incluso alterar la composición del almidón para obtener carbohidratos más saludables, lo que permitiría a CRISPR contribuir a aspectos más amplios de la seguridad alimentaria, incluida la calidad de los alimentos.
Un investigador de la Alianza realiza una prueba de seguridad en cultivos modificados. Crédito: CIAT/Neil Palmer
Cajas de Petri con muestras de variedades de yuca mejoradas y resistentes a las enfermedades. Crédito: CIAT/Trong Chinh
Retos posteriores a la cosecha: Alinear los avances, los consumidores y la normativa
A pesar del potencial demostrado de los cultivos editados con CRISPR para mejorar la productividad agrícola y la salud humana, la mayoría de los cultivos editados con CRISPR aún están lejos de llegar a los campos de los agricultores y a los platos de los consumidores, a causa de obstáculos como la indecisión de los consumidores y una regulación estricta.
En términos de interés de los consumidores, aunque la edición genética CRISPR y la modificación genética son procesos diferentes (la edición genética es la aceleración de la mejora de los cultivos mediante la activación o desactivación de los rasgos existentes, y la modificación genética es la inserción de ADN extraño en un organismo), la controversia pasada relacionada con las patentes de OMG y sus impactos desconocidos para la salud humana y ambiental hacen que el concepto de edición genética sea poco atractivo para muchos consumidores. Sin embargo, estudios recientes demuestran que cuando se informa a los consumidores de la diferencia entre estos dos procesos, la "naturalidad percibida" y la "novedad" de la edición genética CRISPR aumentan la aceptación de los consumidores. Estos resultados sugieren que cuando se proporciona información que distingue los diferentes tipos de "mejora de cultivos" y las valiosas contribuciones de estas nuevas variedades a la seguridad alimentaria, aumenta la receptividad de los consumidores. Cuando se le preguntó sobre sus aspiraciones como líder en tecnología CRISPR, Paul Chavarriaga Líder de la Plataforma de Edición Genética de la Alianza —destacó la necesidad de crear campañas globales de concientización pública, ganando el apoyo del público para que los cultivos editados con CRISPR proporcionen alimentos suficientes y seguros para todos.
Investigador de la Alianza sostiene una caja de Petri con semillas de arroz en germinación en un estudio para desarrollar variedades resistentes a enfermedades. Crédito: CIAT/Neil Palmer
Investigadores de la Alianza analizan resultados de laboratorio. Crédito: CIAT/Neil Palmer
Otro reto para la comercialización de cultivos editados con CRISPR es la aprobación legal para cultivar estas variedades. Aunque los cultivos transgénicos se producen ampliamente en todo el mundo —su superficie estimada es de 209 millones de hectáreas, con EE.UU., Brasil y Argentina como países líderes, y la soya, el maíz y el algodón como cultivos principales—, muy pocos cultivos editados con CRISPR están disponibles comercialmente, y como se trata de una tecnología más reciente, todavía hay una falta de criterios consensuados para su aprobación por parte de los organismos reguladores. Paul Chavarriaga explicó que mientras varios países latinoamericanos ya han clasificado las variedades editadas con CRISPR como cultivos convencionales (incluyendo variedades de arroz, maíz y plátano), otros países y autoridades reguladoras (como la Comisión Europea) clasifican los cultivos editados con CRISPR como OMG, lo que significa que su aprobación está bloqueada por procesos de autorización costosos y lentos. Sin embargo, muchos científicos y asociaciones de la industria han expresado su preocupación por la falta de distinción entre los OMG y los cultivos editados con CRISPR. En 2023 la Comisión Europea propuso un reglamento para las "plantas obtenidas mediante determinadas técnicas genómicas nuevas", que, de aprobarse, aumentaría las posibilidades de comercializar cultivos editados con CRISPR.
Una cultivadora de arroz en Bolivia observa su cosecha. Crédito: CIAT/Neil Palmer
De la evolución de los cultivos a su mejora selectiva: cumpliendo la promesa de las "tijeras genéticas" de CRISPR
Como nos indica el sabor dulce y cremoso de las almendras comerciales actuales, la mutación genética siempre ha impulsado la evolución natural de la agricultura. Hoy en día, frente a la creciente inseguridad alimentaria, el cambio climático y la degradación medioambiental, es necesario actuar para crear sistemas de producción más productivos y resistentes, y la precisión sin precedentes de CRISPR para mejorar la productividad, seguridad y nutrición de los cultivos la sitúa como una herramienta clave para alinear la transformación de los sistemas alimentarios con las necesidades medioambientales y humanas. Aunque siguen existiendo retos en cuanto a la preparación de los consumidores y los marcos normativos, a medida que el papel de la tecnología crece en todos los ámbitos de la vida moderna, la edición de genes mediante las "tijeras genéticas" de CRISPR puede desempeñar un papel importante en la consecución definitiva del objetivo mundial de hambre cero, redefiniendo los sistemas alimentarios del futuro.
