En el Laboratorio de Biotecnología Vegetal se “operan” plantas
Conocer en detalle el genoma de las plantas y aplicar las técnicas de edición genética CRISPR para mejorar sus características moleculares es el objetivo investigadores en biotecnología que se desarrolla en EAFIT.
• Investigadores de este laboratorio eafitense utilizan la técnica de edición genética CRISPR, una alternativa novedosa y escasa en Colombia, para realizar mejoramientos genéticos en las plantas.
• El desarrollo de esta tecnología, que biólogos eafitenses han aplicado en plantas como la higuerilla, promete importantes avances para la ciencia.
Como una operación quirúrgica. Con el mismo nivel de precisión, seguridad y eficacia de, por ejemplo, una exitosa intervención de reparación de un aneurisma cerebral, pero en la genética de una planta. Procedimientos de ese nivel de exigencia los pueden realizar investigadores de EAFIT en el Laboratorio de Biotecnología Vegetal de la Universidad gracias a una novedosa tecnología, escasa en Colombia.
Se trata de una técnica de vanguardia denominada CRISPR (sigla en inglés de Repeticiones Palindrómicas Cortas Agrupadas y Regularmente Interespaciadas), un sistema de edición genética aplicado tanto en medicina como en industria agrícola.
“Es una técnica de biotecnología moderna que nos permite hacer mejoramiento genético. Logramos, conociendo el genoma de la planta, ajustar el tornillo indicado, es decir, hacer el cambio con la mayor precisión a nivel de un nucleótido, la base que compone el ADN. Un solo cambio que es imperceptible”, explica Diego Fernando Villanueva Mejía, doctor en biotecnología y docente del Departamento de Ciencias Biológicas.
La Universidad, dice el investigador, es unas de las tres instituciones en Colombia que actualmente aplica esta biotecnología y uno de los laboratorios con licencia que cumple con la normativa del Instituto Colombiano Agropecuario (ICA) y el Ministerio de Agricultura para este tipo de investigación especializada en edición genética de plantas.
El Centro Internacional de Agricultura Tropical (CIAT), en Palmira, Valle del Cauca, fue el primero en desarrollar la tecnología CRISPR en el país. Fue allí donde Diego conoció como aplicar este sistema de modificación del genoma, conocimiento que a su vez había sido trasmitido desde Japón.
“Hace unos tres años muchos investigadores fuimos al CIAT a aprender sobre la tecnología CRISPR, pero pocos biotecnólogos decidimos iniciar con su experimentación. El de EAFIT fue el segundo laboratorio que aplicó la tecnología de edición genética en plantas, junto a otras instituciones como el Centro de Investigación de la Caña de Azúcar (Cenicaña) en Palmira”, cuenta el docente.
CRISPR, una técnica novedosa en el país
Sobre la edición genética CRISPR se comenzó a hablar en el año 2005, gracias a las investigaciones del científico español Francisco Juan Martínez Mujica, quien observó las secuencias repetidas en el ADN de una bacteria. Posteriormente, en el año 2012, la microbióloga Emanuelle Charpentier, del Centro para Investigación Microbiana de la Universidad de Umea (Suecia), y Jennifer Doudna, de la Universidad de California en Berkeley (Estados Unidos), publicaron un estudio que reveló los mecanismos moleculares del sistema inmunológico bacteriano. Fue aquí donde se propuso usar las maquinarias de las bacterias como herramienta útil para la edición de genomas.
En el Laboratorio de Biotecnología Vegetal de EAFIT han aplicado la edición genética CRISPR en, por ejemplo, la modificación de una secuencia repetitiva de ADN en la estructura molecular de la higuerilla, una planta que crece silvestre en las regiones tropicales y produce naturalmente el aceite de ricina.
“En edición genética el primer modelo es higuerilla. Estamos consolidando el conocimiento, con resultados muy satisfactorios como afinar la técnica. Para intervenir hay que conocer con exactitud todo el genoma de la planta. Con la edición genética hacemos una intervención quirúrgica en una parte del genoma, pero no hay inserción de secuencias adicionales, y ese es el éxito de la tecnología. Supera, incluso, lo que antes se hacía vía transgénesis, pues no hablamos de organismos transgénicos, sino de generación de organismos editados genéticamente”, dice Diego Villanueva.
La investigación en edición genética de plantas y, en particular, el modelo de higuerilla busca potenciar sus cualidades como productora de ácidos grasos. El aceite de ricino es conocido por tener más de 700 aplicaciones industriales, desde sectores cosméticos y farmacéuticos hasta automotrices. Además, es una de las mayores fuentes de energía renovable como biocombustible. Este desarrollo mediante la aplicación de CRISPR es pionero en el país e impulsado por el Grupo de Investigación en Ciencias Biológicas y Bioprocesos (Cibiop) de EAFIT.
“La higuerilla es un modelo, o sea, se pueden perfeccionar y estandarizar protocolos de una planta. La semilla es importante porque de aquí se extrae el aceite de ricino que se usa en demasiadas cosas. En el mundo los mayores productores son India y Brasil; si se genera una planta mediante la tecnología CRISPR se interviene el genoma y esto ayuda a que el gen produzca o sintetice más el aceite. Vamos a tener una menor área cultivada y una mayor producción”, señala la bióloga Paula Andrea Figueroa, quien desarrolla su investigación de maestría en la línea de biología molecular y trabaja con la técnica CRISPR.