Editar el genoma del embrión humano: ¿posible o aceptable?

 El perfeccionamiento de las herramientas de edición genética y el paulatino avance en el conocimiento del funcionamiento del genoma humano, abre la posibilidad de realizar procesos de modificación-edición- en la secuencia de ADN del genoma del embrión humano temprano, con distintos fines, tanto terapéuticos -eliminación de las mutaciones responsables de las enfermedades genéticas hereditarias- como de mejora – dotar a los individuos de características específicas-.

Las posiciones de los científicos al respecto son distintas, pasando a resumir algunas de las posiciones a favor y en contra de esta técnica, publicadas en un reciente artículo.

Estado actual de la edición genética embrionaria

La aplicación clínica de tecnologías de edición del genoma a los embriones obtenidos por Fecundación in Vitro (FIV) es todavía prematura, debido a la existencia de cuestiones importantes relacionadas con la seguridad y la eficacia, aún no resueltas que plantean dificultades éticas.

La edición de genes de la línea germinal ha sido propuesta como una estrategia para la corrección dirigida de mutaciones en la línea germinal que potencialmente podría reemplazar la selección de embriones.

Consideraciones tanto técnicas como éticas, sin embargo, hacen que la edición de genes de la línea germinal sea inaceptable para la clínica en el momento actual.

CRISPR, la herramienta de edición genética

La técnica de edición genética CRISPR-Cas9 ha supuesto un gran avance en las posibilidades de modificar con precisión determinadas regiones del DNA, a niveles inimaginables hace relativamente poco tiempo.

Con la técnica CRISPR se inducen roturas de ADN de doble cadena (DSB, por sus siglas en inglés “double-stranded DNA breaks”) que pueden ser reparadas mediante dos mecanismos. El primero, más frecuente, es el llamado “unión de extremos no homólogos” (NHEJ, por sus siglas en inglés “non-homologous end joining”). Mediante este mecanismo la célula repara una ruptura en su ADN uniendo los extremos libres del ADN. Esta vía es la más “descuidada” de las dos, y, a menudo, da como resultado la adición o eliminación aleatoria de nucleótidos alrededor del sitio de la rotura del ADN, lo que provoca inserciones o deleciones en el código genético. En la ingeniería del genoma, esto permite a los científicos detener el funcionamiento de un gen (similar a quitar una página del medio de un manual de instrucciones).

Menos frecuente, un segundo mecanismo consiste en la “reparación homóloga dirigida” (HDR, por sus siglas en inglés “homology directed repair”) que se puede emplear para corregir el DSB y utiliza la propia maquinaria de reparación del embrión, permitiendo reemplazar un gen alterado por una copia sana.

Edición genética del embrión temprano

Las modificaciones genéticas realizadas en la etapa más temprana del desarrollo embrionario, particularmente la etapa de cigoto, afectarán a todas las células del futuro organismo. Sin embargo, los embriones tempranos también parecen ser más vulnerables al daño en su ADN en esta etapa, presumiblemente debido a una deficiencia en el mecanismo de reparación del ADN presente antes de la activación de su genoma. Esta observación por sí sola constituye un argumento convincente contra el uso clínico de CRISPR-Cas9 en la edición genética embrionaria.

La mayor parte de la evidencia científica disponible sugiere que las intervenciones en la línea germinal tienen el potencial de impactar negativamente en el desarrollo embrionario.

Parece que la eficacia de edición aumenta cuando la microinyección de los componentes CRISPR se realiza en el proceso de fertilización -cigoto- o en las primeras etapas del desarrollo embrionario. También, la optimización de la estabilidad de los reactivos CRISPR puede reducir el mosaicismo, por el que se obtienen poblaciones celulares con distinta composición genética.

Tras producirse la rotura de la doble cadena del ADN (DSB), la reparación homóloga dirigida (HDR) utiliza una secuencia de ADN homóloga sin cortar o, alternativamente, un homólogo sintético que actúa como una plantilla que alberga la secuencia correcta para la restauración de la copia dañada. Parece que los embriones humanos prefieren utilizar la plantilla endógena frente a la sintética, mediante un mecanismo que en gran medida no se comprende aún.

La mayoría de los embriones aún resuelven los DSB generados por mutagénicos mediante NHEJ en lugar del HDR, que se requiere para la corrección de la mayoría de las mutaciones asociadas con enfermedades humanas.

Además, el mecanismo de unión de extremos no homólogos (NHEJ) produce mutaciones adicionales (pequeñas inserciones y delecciones o eliminaciones conocidas como “indeles”) en lugar de corregir los existentes. Esta forma predominante de reparación es, por tanto, subóptima para la edición de genes, excepto cuando la intención sea alterar la función del gen por completo.

Debido a que la HDR ocurre con poca frecuencia (<10%) en células de embriones humanos tempranos, el éxito de la edición es bajo. Esto es especialmente problemático porque la Fecundación in vitro (FIV) proporciona sólo un número limitado de embriones y la baja eficacia exige recurrir a muchos de ellos, con las consecuencias éticas que conlleva, pues son en todo caso eliminados.

Argumentos a favor de la edición genética embrionaria

Teóricamente, la aplicación de la edición del genoma a los embriones obtenidos por FIV podría tener algunas ventajas, como la eliminación de una mutación durante la fase preimplantatoria, que podría evitar el desarrollo del fenotipo de una enfermedad de base genética.

De hecho, si el tratamiento se realiza en el embrión antes de la etapa de 4 células, momento en que la onda principal del genoma embrionario comienza su expresión, es probable que el gen afectado que quiere corregirse no se transcribiera hasta después de que la secuencia genética normal haya sido restaurada, permitiendo su reparación posterior. La edición del genoma en la etapa preimplantatoria también tiene la ventaja de que el número de células que requieren ser modificadas es muy pequeño. Por ejemplo, en la etapa de cigoto, los cambios inducidos por parte de los reactivos utilizados para editar el genoma pueden prácticamente garantizarse mediante su microinyección en la célula individual. Para las posteriores etapas preimplantatorias, la microinyección puede resultar poco práctica, pero hasta alrededor del día tercero desde la fecundación, todos los blastómeros -células que componen el embrión- tienen parte de su superficie en contacto con el medio externo. Esto les confiere posibilidades de que los cambios inducidos por los componentes de edición del genoma añadidos al medio realicen su función mediante varios métodos de transfección -introducción de material genético externo en células eucariotas mediante plásmidos u otras herramientas-, de modo que cualquier alteración en el genoma podría transmitirse a las generaciones siguientes, permaneciendo potencialmente en el acervo genético humano para siempre, extremo que genera gran incertidumbre sobre sus posibles consecuencias.

Sin embargo, para otros autores, estos cambios permanentes en el genoma ofrecen la  posibilidad de eliminar permanentemente determinadas mutaciones responsables de graves enfermedades hereditarias, evitando su aparición en la descendencia.

Objeciones a la edición genética embrionaria

Si en vez de editar el embrión temprano modificando el genoma de todas sus células, se limita esta edición a células somáticas, donde los cambios se transmiten sólo al individuo, se evitaría el riesgo asociado a la transmisión hereditaria de los cambios introducidos, en el caso de que posean errores que comprometan la salud de las próximas generaciones y la evolución humana.

Además, las generaciones futuras afectadas no podrían otorgar su consentimiento a intervenciones que podrían tener un impacto material en su salud y bienestar.

En 2017, las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y el Comité de Medicina sobre Edición Genética Humana, revisó las cuestiones éticas, legales y científicas, de la edición del genoma (Ver AQUÍ).

Concluyeron que la edición del genoma en el embrión temprano que suponga su transmisión hereditaria es inadmisible en el momento actual. La seguridad de la edición genómica también puede verse cuestionada por la existencia de pleiotropía, consistente en la producción por un solo gen de dos o más efectos no relacionados, de consecuencias no predecibles.

En este escenario, la supresión de un gen podría producir efectos imprevistos y no deseados si ese gen contribuye a más de una función.

¿Tratamiento o mejora? La encrucijada de la edición genética germinal

Una encuesta realizada por la Royal Society en el Reino Unido informó que el 83% de los participantes apoyaban la edición del genoma en la línea germinal para tratar enfermedades incurables, aunque muchos matizaron su oposición a que esta edición se realizara con intenciones de mejora (enhacement) en lugar de terapéuticas. Por ejemplo, el 60% se mostraron contrarios a la edición de genes que pueda transmitirse hereditariamente para mejorar la inteligencia (ver AQUÍ).

Conclusión

Si alguna vez se va a aplicar la edición del genoma a embriones humanos, habrá que abordar los problemas de seguridad. Existen evidencias de que las células de los embriones preimplantatorios tempranos ponen en marcha mecanismos de reparación genética para revertir las roturas de la doble cadena del ADN inducidas por la tecnología CRISPR/Cas9 aplicada en los procesos de edición genética, lo que provoca daños adicionales no resueltos, con consecuencias potencialmente graves para la evolución posterior del embrión alterado genéticamente, aunque algunos investigadores afirman haber inducido roturas de ADN de doble cadena en embriones humanos in vitro en un contexto de investigación con perspectivas prometedoras (ver aquí). 

El argumento más convincente para evitar la terapia de línea germinal en los Estados Unidos es que acabará utilizándose como intervención de mejora de características en los embriones ensayados, quizás antes de lo que muchos anticipan, cuando se desarrollen métodos de edición que sean seguros y eficaces. Las impredecibles consecuencias de una modificación del genoma humano, que permanezca en la descendencia, podrían alterar la propia condición humana en una dirección difícil de prever. Aún cuando las técnicas de edición genética hayan mejorado su precisión, seguridad y eficacia, deberá vigilarse estrechamente que su aplicación lo sea con objetivos terapéuticos y no de mejora.

Antes de que eso ocurra, la prohibición de la edición del genoma humano en la línea germinal debe continuar, dada su actual falta de seguridad, el todavía desconocido proceso de interacción de los genes y su funcionalidad y las abundantes evidencias sobre los graves riesgos asociados para la salud y el bienestar de la descendencia y las generaciones futuras.

Julio Tudela, Instituto Ciencias de la Vida. Observatorio de Bioética. Universidad Católica de Valencia