¿Puede la IA reescribir nuestro ADN? GATTACA ya no es ciencia ficción

De la edición génica a la edición de genoma completo

Hasta hace poco, las modificaciones genéticas eran bastante rudimentarias, insertando una nueva secuencia genética de forma aleatoria en los organismos objetivo. El método de inserción también era muy destructivo. Como resultado, solo bacterias y plantas se modificaban genéticamente de forma rutinaria, y cualquier edición génica en organismos como mamíferos (incluidos los humanos) era compleja, costosa y lenta.

Esto ha cambiado parcialmente con la tecnología CRISPR, que de repente abrió el camino para una edición génica precisa y controlada, resultando en la primera terapia génica para una enfermedad genética humana aprobada a finales de 2023.

Sin embargo, CRISPR aún no es suficiente para editar más de uno, o tal vez un puñado de genes. Una revisión completa del genoma todavía parecía inalcanzable.

Esto podría haber cambiado recientemente con un descubrimiento revolucionario de investigadores chinos de la Academia China de Ciencias en Pekín. Anunciaron un nuevo método que permite modificar enormes fragmentos de cromosomas completos, abriendo el camino para que la edición génica sea reemplazada por la edición de genoma completo.

Publicaron sus resultados en la prestigiosa revista científica Cell¹, bajo el título “Tecnologías recombinasa iterativas para una ingeniería genómica eficiente y precisa a escalas de kilobases a megabases”.

Edición génica vs edición de genoma

Gracias a CRISPR y otras tecnologías asociadas, como “edición de bases”, ahora es posible modificar un gen específico sin ediciones no deseadas fuera del objetivo, o sin dañar la secuencia genética dirigida. La edición simultánea de múltiples genes está incluso volviéndose posible.

Sin embargo, mover o editar un fragmento más grande de un cromosoma tiende a ser ineficiente, lo que hace poco probable que se realice in vivo en organismos complejos, ya que la mayoría de las células no se modificarán o se dañarán en el proceso.

El sistema más comúnmente usado es el llamado sistema de edición genómica “Cre-Lox”, que utiliza la recombinasa Cre de un bacteriófago, y secuencias repetidas de sitios LoxP en los genomas.

Fuente: Vector Builder

La simetría de los sitios lox a veces puede conducir a reacciones de recombinación reversibles, invirtiendo las ediciones deseadas.

Las proteínas Cre, compuestas por 4 subunidades, también pueden dificultar los esfuerzos de ingeniería, obstaculizando la optimización de la actividad.

Otra limitación de los métodos actuales de edición genómica es la “cicatrización” (sitios de recombinación), donde el punto de eliminación e inserción en el cromosoma se daña por el proceso, lo que potencialmente puede resultar en un daño catastrófico a la célula resultante, incluso si el proceso de edición genómica funcionó.

Mejorando Cre-Lox para la edición genómica a gran escala

Nuevas herramientas mejoradas

Primero, los investigadores construyeron una plataforma de alto rendimiento para la modificación rápida de sitios de recombinación y utilizaron un diseño asimétrico de sitio Lox.

De esta manera, desarrollaron variantes novedosas de Lox que reducen la actividad de recombinación reversible (reversión no deseada) en más de 10 veces, mientras mantienen una recombinación directa de alta eficiencia (el objetivo previsto).

En segundo lugar, emplearon un método de ingeniería de recombinasa asistido por IA (Restricciones informadas por IA para la Ingeniería de proteínas – AiCErec) para generar variantes de Cre con 3,5 veces la eficiencia de recombinación del tipo usado previamente.

Fuente: Cell

Por último, utilizaron la alta eficiencia de edición de los editores primarios para reemplazar con precisión los sitios Lox residuales por la secuencia genómica original.

Uniendo innovaciones

En conjunto, estas tres innovaciones permitieron manipulaciones de ADN sin cicatrices de kilobases a megabases en plantas y células humanas.

Incluye deleciones, reemplazos, inversiones y translocaciones a nivel cromosómico.

Los investigadores probaron las herramientas para varios niveles de edición genómica:

• Integración dirigida de fragmentos de ADN grandes de hasta 18,8 kb
• Reemplazo completo de secuencias de ADN de 5 kb
• Inversiones cromosómicas que abarcan 12 Mb
• Deleciones cromosómicas de 4 Mb
• Translocaciones de cromosomas completos.

Así que ahora está demostrado que estas herramientas pueden invertir, eliminar o insertar enormes fragmentos de código genético tanto en plantas como en animales.

Fuente: Cell

Entre los ejemplos de edición genómica que los investigadores realizaron como prueba, diseñaron arroz resistente a herbicidas al invertir una enorme sección de su ADN (una inversión precisa de 315 kb), algo que antes era casi imposible.

Aplicaciones futuras

En realidad es difícil comprender plenamente el potencial de esta nueva tecnología. La razón es que puede reemplazar segmentos enteros de un cromosoma sin problemas y, aparentemente, de forma muy controlada.

Esto abre el camino a una especie de ingeniería genética que antes estaba completamente fuera de alcance, haciéndola potencialmente tan impactante como el descubrimiento galardonado con el Nobel de CRISPR.

Un ejemplo de tal edición podría ser reemplazar por completo la forma en que algunas plantas u organismos combaten un patógeno determinado, transfiriendo entre variedades o especies un bloque completo de material genético para crear rasgos totalmente nuevos.

Otra opción podría ser cambiar en la línea germinal (en la concepción o a nivel embrionario) segmentos completos de cromosomas que están agrupados y controlan rasgos específicos.

Si se probara y autorizara en humanos, esto podría, por ejemplo, cambiar la resistencia a ciertos cánceres, el sistema inmunológico, los riesgos de enfermedades como el Alzheimer, rasgos físicos como el color del cabello y de la piel, o incluso genes relacionados con la inteligencia y otros rasgos mentales.

Hasta ahora, la investigación de rasgos controlados por múltiples genes, especialmente los complejos como el sistema inmunológico o la inteligencia, vinculados a cientos de genes diferentes, ha sido obstaculizada por la limitada aplicación que dichos descubrimientos podrían tener.

Pero si la edición de genoma completo se vuelve posible, descubrir cómo reemplazar un cromosoma entero de una sola vez podría ayudar a crear material genético óptimo, siempre que comprendamos suficientemente qué rasgos son deseables o no.

Preguntas éticas

Obviamente, esto ya será controvertido respecto a plantas o animales. Y aún más si se considera para humanos.

Sin embargo, también habrá enormes presiones e intereses de muchas personas por la posibilidad de ofrecer a sus hijos una vida más larga y saludable, o una ventaja competitiva en inteligencia o apariencia comparada con sus pares “no editados”.

Esto se ha discutido previamente en la ciencia ficción, notablemente en la película GATTACA, que explora un futuro donde solo los humanos “perfectos” tienen acceso a los niveles superiores de la sociedad, independientemente de sus talentos reales.

Fuente: Frame Rated

Tal resultado es indeseable. Pero si se lleva a cabo de manera ética y mesurada, esta tecnología podría, por el contrario, tener un tremendo potencial para aumentar la longevidad humana, mejorar la salud a nivel poblacional y resolver prácticamente de forma permanente todas las enfermedades genéticas, que actualmente causan sufrimiento a millones diariamente.

Inversión en genómica y biotecnología

Si la edición del genoma se vuelve una realidad, las pruebas masivas de genomas para detectar secuencias genéticas problemáticas que puedan causar enfermedades se volverán comunes.

También podría convertirse en una prueba regular realizada a cada recién nacido, incluso si la edición masiva de genes no se acepta, y solo se autoriza para condiciones que amenazan la vida, pero no para la apariencia o la inteligencia.

Como resultado, las empresas que tengan una posición fuerte en la secuenciación del genoma serían las primeras en beneficiarse.

Illumina

Mientras que los otros -ómicos en multiómicos (proteómica, transcriptómica, etc.) son importantes, casi todos giran de una forma u otra en torno a la genómica, el “manual de instrucciones” central de cada célula viva.

Y, de lejos, el mayor productor de máquinas de secuenciación del genoma es Illumina. La empresa se centra en la lectura de secuencias genéticas cortas, que es la que se usa para la detección de cáncer. Actualmente cuenta con más de 22 000 secuenciadores instalados en 165 países.

Alrededor de la mitad de los consumibles de las máquinas de secuenciación de Illumina se utilizan en aplicaciones clínicas, mientras que la otra mitad se usa en laboratorios de investigación públicos y privados. En aplicaciones clínicas, la mitad de la demanda proviene de la oncología.

Fuente: Illumina

A medida que la genómica y la multi-ómica se convierten en el centro del proceso de descubrimiento de fármacos, así como del diagnóstico del cáncer, se espera que el equipo de Illumina tenga una alta demanda. La empresa prevé que la demanda de NGS (Secuenciación de Nueva Generación) crecerá un 18 % CAGR para aplicaciones clínicas y un 6 % CAGR para investigación, impulsando el mercado total direccionable (TAM) del sector de $100 mil millones para clínico y $25 mil millones para investigación para 2033.

Fuente: Illumina

Illumina tuvo una historia complicada con la empresa de biopsia líquida Grail (GRAL -0,36 %), que fue una escisión de Illumina, luego readquirida, y ahora obligada a escindirse nuevamente por las autoridades de competencia en EE. UU. y la UE.

Con este problema fuera del camino, Illumina podría reanudar su crecimiento a largo plazo y el aumento del precio de sus acciones, especialmente porque, en última instancia, las pruebas de biopsia líquida de Grail probablemente seguirán dependiendo de los secuenciadores de Illumina.

(También puedes leer un análisis más detallado del negocio de Illumina, sus tecnologías futuras y su historia en el informe de inversión dedicado).

Últimas noticias y desarrollos de acciones de Illumina (ILMN)

Estudio Referenciado

^{1. Chao Sun, Hongchao Li, Yijing Liu, Yunjia Li, Rui Gao, Xiaoli Shi, Hongyuan Fei, Jinxing Liu, Ronghong Liang, Caixia Gao. Tecnologías recombinasa iterativas para una ingeniería genómica eficiente y precisa a escalas de kilobases a megabases. Cell. 4 de agosto de 2025. DOI: 10.1016/j.cell.2025.07.011}