UCR trabaja en nueva variedad de arroz tolerante a la sequía y la salinidad

El proyecto pretende contribuir a la mitigación del cambio climático y la seguridad alimentaria del país.

Un grupo de investigadores de la Universidad de Costa Rica (UCR) en compañía de investigadores del Instituto Tecnológico Costarricense (TEC) y profesionales de universidades mexicanas y alemanas pretenden desarrollar una nueva variedad de arroz que sea tolerante a la sequía y a la salinidad en la provincia de Guanacaste.

El proyecto recién obtuvo un financiamiento de 30 millones de colones por parte del Espacio Universitario de Estudios Avanzados (Ucrea) de la UCR y pretende hacer una edición del genoma del arroz con el fin de generar un producto cuyas características genéticas contribuyan a mitigar el efecto del cambio climático en la producción y beneficien la seguridad alimentaria del país.

Para esto, los investigadores pretenden utilizar una novedosa herramienta conocida como  CRISPR-CAS9. Esta tecnología permite corregir, editar y/o mejorar a la medida la información genética de los organismos vivos.

De acuerdo con Andrés Gatica, especialista en mejoramiento genético de cultivos del Centro de Investigación en Biología Celular y Molecular (CIBCM) y coordinador del proyecto, “el arroz es un cultivo de gran importancia tanto social y económica para Costa Rica pero también para otros países de América Latina. Por el cambio climático, el arroz enfrenta diferentes problemáticas, es afectado por diferentes plagas y también condiciones adversas de cultivo. Una alternativa para mitigar esos efectos es la búsqueda de variedades resistentes. A través de nuestro proyecto buscamos ofrecer una alternativa mediante la edición de genomas del arroz”.

Gatica expresó que el proyecto cuenta también con otros componentes que les parecen importantes, como el análisis de la percepción pública y del marco regulatorio. “Queremos analizar qué es lo que piensa la sociedad costarricense de estas nuevas tecnologías y queremos analizar también el marco regulatorio, es decir, las leyes que regulan estas nuevas tecnologías y por eso vamos a hacer una análisis de la legislación a nivel centroamericano y de algunos países de América del Sur”, explicó el investigador.

El proyecto se encuentra apenas en su fase inicial (se planea comenzar con su desarrollo en este mes de agosto) y cuenta con un período de ejecución de dos años.

“Hemos venido a lo largo de varios años tratando de brindar una alternativa a problemas que enfrentan los productores nacionales, en este caso pretendemos dar una solución a un problema específico como lo es la alta salinidad en zonas como Guanacaste y con ello ofrecer una alternativa a los productores para aumentar la productividad de un cultivo de importancia para Costa Rica”, afirmó Gatica.

CRISPR-CAS9: Una novedosa herramienta biotecnológica

La biotecnología se define como la utilización de organismos vivos o sus componentes para la producción de un bien o servicio de utilidad para el ser humano. Esta ha sido utilizada desde hace muchísimos años por el hombre, como en la producción de cerveza o de insulina.

Este campo representa uno de los sectores con mayor auge a nivel mundial, con un crecimiento anual promedio del 11% y un valor que se estima podría alcanzar los 414.5 billones de dólares en este 2017.

Recientemente se descubrieron herramientas nuevas que permiten la edición del genoma, siendo CRISPR la más revolucionaria.

CRISPR son las siglas en inglés de “clustered regularly interspaced short palindromic repeats” (cuya traducción es repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas) y consiste en una nueva tecnología generada en el 2012 por el Instituto Broad del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), la Universidad de Harvard y la Universidad de California en Berkeley.

¿Cómo funciona esta herramienta? En los organismos, el ácido desoxirribonucleico (ADN) cambia al estar expuesto a ciertos elementos (como el oxígeno o la división celular). Estos cambios son reparados por la maquinaria celular, lo que lleva a incorporar más cambios.

A nivel genético, estos cambios se traducen en genes distintos y esto en biodiversidad. CRISPR funciona como una herramienta molecular capaz de editar o corregir el genoma de cualquier célula, gracias también a la enzima CAS9 (que son una serie de proteínas) cuya función es actuar como una poderosa tijera molecular capaz de cortar cualquier molécula de ADN, de forma muy precisa y controlada.

El proceso para editar un genoma con la tecnología CRISPR-CAS9 incluye dos etapas. En la primera etapa, se asocia una molécula de ARN previamente diseñada (llamada ARN guía) con la enzima CAS9. Este ARN guía es específico y complementario a una secuencia concreta de ADN de un gen determinado, por lo que se hibridará o unirá en la secuencia de ADN que se interesa corregir. Es ahí cuando actúa la enzima CAS9 cortando el ADN. En pocas palabras, el ARN guía sirve para llevar a la enzima CAS9 al sitio donde debe realizar su función.

En la segunda etapa, se activan dos mecanismos naturales de reparación del ADN cortado. El primero hace que después del sitio de corte (la secuencia específica donde se unió el ARN guía) aparezca un hueco en la cadena o se inserte un segmento más de ADN. Esto conlleva a la pérdida de la función original del gen.

El segundo mecanismo lo que hace es permitir la incorporación de una secuencia de ADN concreta exactamente en el sitio del corte y es así como se le da a la célula la secuencia que se quiere integrar al ADN.

De esta forma, esta herramienta permite el tratamiento de enfermedades genéticas, tales como leucemia, distrofia muscular, fibrosis quística, huntington y diversos tipos de cáncer. Además, puede ser utilizada en otras áreas como el tratamiento de plagas y enfermedades en cultivos y animales.

Recientemente, científicos de Estado Unidos, Corea del Sur y China lograron eliminar con éxito una enfermedad hereditaria en embriones humanos por primera vez. La enfermedad es la miocardiopatía hipertrófica, que es una dolencia del corazón frecuente que puede provocar muerte súbita en deportistas y personas jóvenes.

Una de las causas principales de esta dolencia es que una de las dos copias del gen MYBPC3 es errónea. De esta manera, los científicos utilizaron la tecnología CRISPR para corregir la mutación en espermatozoides de un hombre portador de la enfermedad.

Para realizar la corrección, los científicos inyectaron al mismo tiempo los espermatozoides y una secuencia de CRISPR con la versión correcta del gen en óvulos previamente donados por mujeres sanas. Esto dio como resultado 42 embriones sanos (sin la mutación que causa la enfermedad) de 58 puestos a prueba, lo que representa una tasa de éxito del 72%.

Sin embargo, la técnica aún no está lista para ser usada en personas, por lo que ninguno de los embriones anteriores estaba destinado a implantarse.

Hoy en día se conocen los genes responsables de alrededor de 10.000 enfermedades y esta herramienta abre la posibilidad de eliminarlas de nuestro código genético en un futuro posiblemente cercano.

CRISPR es una herramienta biotecnológica que permite editar la información genética de los organismos vivos.

 

El proyecto para desarrollar una nueva variedad de arroz obtuvo recientemente un financiamiento de 30 millones de colones por parte de Ucrea de la UCR.


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