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Dos estudios publicados en la revista Nature describen un tipo de tecnología genética que permitiría modificar el genoma de las plantas de forma más precisa. El método se puede utilizar para introducir un gen nuevo, realizar cambios en los genes existentes, o bloquear la expresión de un gen.

“Ahora tenemos algo de control sobre el código genético de la planta,” afirma Daniel Voytas, autor principal de uno de los estudios y genetista en la Universidad de Minesota. La técnica no sólo permite realizar cambios más precisos, sino que también incrementa enormemente la eficiencia de la creación de plantas mediante ingeniería genética. “Si somos capaces de colocar un gen en el mismo sitio siempre y de hacerlo con precisión, eso podría cambiar el panorama en cuanto a regulación y reducir el coste de fabricación de estas plantas transgénicas,” señala.

Vipula Shukla, científico en Dow AgroSciences, que dirigió el otro estudio, comenta que para los científicos de plantas “todas las herramientas convencionales que tenemos a nuestra disposición están basadas en métodos que provocan modificaciones aleatorias en el genoma de las plantas.” Estos métodos incluyen el uso de un vector bacteriano para transferir el ADN a las células de las plantas, o forzar físicamente la entrada de partículas recubiertas de ADN dentro de las células. El ADN que se introduce de esta forma, señala Shukla, puede aterrizar en cualquier parte dentro del genoma de la planta y provocar efectos secundarios no deseados. Normalmente, los científicos generan muchas plantas y después hacen una selección para encontrar aquellas en las que el cambio deseado se logró con éxito, y sin efectos secundarios.

Ambos estudios utilizaron a las nucleasas de dedos de zinc, que son proteínas sintéticas que pueden localizar áreas precisas dentro del genoma y que provocan cambios genéticos específicos. Estas nucleasas de dedos de zinc rompen las dos hebras de ADN en un punto específico a lo largo del genoma.

Esta doble partición hace que se active el mecanismo de reparación propio de la célula para así reparar la fisura. Este mecanismo a menudo busca un trozo de ADN similar a la región dañada para copiar y pegarlo de nuevo en el genoma. Si se introducen trozos de ADN que contengan secuencias del gen original con los cambios deseados—tales como la adición de un nuevo gen o un cambio en la secuencia—los científicos podrán generar cambios específicos en el genoma durante su proceso de reparación.

Esta tecnología también puede usarse para bloquear un gen. Para ello, se aprovecha otro tipo de mecanismo de reparación mediante el que la célula simplemente une las dos puntas por donde se produjo la ruptura, lo que a menudo hace que se borren o se inserten nuevas secuencias de ADN dentro de la zona que está siendo reparada, dando como resultado un ADN que no puede ser leído correctamente.

El grupo de Dow utilizó este método para introducir dos cambios dentro del maíz. Los investigadores localizaron un gen involucrado en la producción de fitatos, un compuesto del maíz que la mayoría de los animales son incapaces de digerir, y utilizaron este gen como plataforma de aterrizaje para insertar otro gen que le otorga a la planta resistencia a los herbicidas. Al mismo tiempo la planta produce menos fitatos y tolera al herbicida.

El grupo académico utilizó un método similar, desarrollado por el Zinc Finger Consortium, un equipo internacional de investigadores comprometidos con el desarrollo de una plataforma disponible a nivel público para la ingeniería de nucleasas de dedos de zinc. En vez de añadirle un nuevo gen a la planta, los investigadores utilizaron las nucleasas de dedos de zinc para introducir una secuencia genética alterada dentro de un gen existente en las plantas del tabaco; la proteína codificada por el gen es el objetivo de los herbicidas, y su alteración hace que las plantas sean resistentes a los herbicidas.

Shukla opina que este tipo de tecnología reduce el tiempo necesario para crear una planta a la mitad. El método también requiere la creación de nucleasas de dedos de zinc específicas para una aplicación en particular. Shukla afirma que Dow está utilizando su plataforma para crear las moléculas a lo largo de sus productos internos y en proyectos de investigación académica, y tiene previsto proveer licencias de uso de esta tecnología para aplicaciones académicas, comerciales y humanitarias. Voytas señala que el Zinc Finger Consortium va a poner su método a disposición del público y que ofrecerá sesiones de entrenamiento para familiarizarse con esta técnica.

Matthew Porteus, bioquímico de la Universidad de Texas en San Antonio, autor de un artículo editorial que acompañaba al estudio publicado en Nature, señala que los dos estudios son los primeros ejemplos de investigadores que han logrado localizar un gen en concreto, diseñar nucleasas de dedos de zinc para dicho gen, y utilizar estas nucleasas para crear modificaciones específicas en plantas. Porteus, que ha estado investigando las nucleasas de dedos de zinc como método para terapias génicas en humanos, señala que el interés en las nucleasas de dedos de zinc ha aumentado a lo largo de los últimos años.

Se están usando para crear mutaciones precisas en peces cebra, y se acaban de iniciar unos tests clínicos en humanos que probarán el uso de las nucleasas de dedos de zinc para crear alteraciones genéticas en las células T de los pacientes con VIH, con la esperanza de hacer que sus células estén más preparadas para combatir la infección. Nota: Los fitatos son la forma en que se encuentra el fósforo en el maíz y otros cultivos. Tanto los granos de cereales como los de oleaginosas (los ingredientes más importantes del alimento para ganado) contienen mucho ácido fítico o fitato, pero los animales, como los cerdos, no tienen cantidades suficientes de fitasa en su sistema digestivo como para aprovechar todo el fósforo. Es por eso que se libera al ambiente una enorme cantidad de fósforo a través del estiércol. Para que los animales puedan obtener el fósforo que necesitan, los productores agregan fitasa al alimento.