La promesa dels cromosomes humans artificials

Els cromosomes humans artificials representen una de les últimes fronteres de la biologia sintètica i tenen el potencial de revolucionar la medicina i la investigació genètica. No es tracta d'una fantasia de novel·la de ciència-ficció, sinó d'una realitat emergent en el camp de la genòmica.

Un cromosoma és, en essència, una gran quantitat d'ADN que emmagatzema informació genètica en gens que actuen com a manuals d'instruccions.

En els éssers humans, cada cèl·lula té, típicament, 46 cromosomes organitzats en 23 parells. Això és el que ens definix com a espècie i ens diferencia de ximpanzés i orangutans, que posseïxen cariotips amb 24 parells de cromosomes.

Funcionalment, un cromosoma requerix diversos components: necessita un centròmer per a la seua correcta separació durant la divisió cel·lular. També necessita protegir els seus extrems amb telómeros a fi de previndre la degradació de l'ADN.

A més, ha de tindre varis orígens de replicació. Estos elements asseguren que un cromosoma es propague de manera estable en cada nova generació de cèl·lules.

Així, la creació d'un cromosoma humà “a la carta” implica dissenyar i acoblar per enginyeria genètica estos elements per a formar una estructura funcional i estable. Juntament amb gens específics i els seus elements reguladors, podria introduir-se en cèl·lules humanes i complir les mateixes funcions que un cromosoma “natural”.

De vectors de clonació a cromosomes artificials

Per al Projecte Genoma Humà es van crear vectors de clonació que permetien aïllar i amplificar el nostre ADN, introduïts en bacteris o llevats perquè pogueren replicar-se. Estos vectors podrien considerar-se com a cromosomes humans artificials primitius.

Des de llavors, han evolucionat i permés grans avanços en biologia molecular i enginyeria genètica. Fa ja un quart de segle, es van crear microcromosomes artificials amb un verdader centròmer, telómeros i xicotets fragments d'ADN d'interés.

Enguany, un recent estudi en Science ha anunciat una nova fita: un nou cromosoma artificial molt més deixe anar que vectors previs, que simula la complexitat d'un cromosoma humà.

Aplicacions en medicina

Quan els gens en un cromosoma artificial humà s'expressen dins d'una cèl·lula, poden servir per a l'estudi de malalties genètiques. A diferència dels organismes transgènics, on l'expressió depén del seu punt d'integració, els cromosomes artificials oferixen un control precís sobre la dosi gènica.

Intuïtivament, si introduïm tres còpies d'un gen, les proteïnes resultants seran el triple. Amb este enfocament, per exemple, s'han generat ratolins amb un cromosoma humà artificial per a simular trisomies del cromosoma 21 i estudiar la síndrome de Down.

Estos cromosomes també podrien tractar malalties hereditàries, en garantir una expressió gènica controlada i prolongada.

Sense anar més lluny, fa uns anys, es va desenvolupar una teràpia per a la esclerosi lateral amiotròfica usant este mètode. En l'estudi, es va inocular a ratolins malalts amb cèl·lules mare portadores d'este cromosoma, la qual cosa va millorar significativament la seua esperança de vida.

D'altra banda, els cromosomes artificials de nova generació tenen l'avantatge de poder portar molts gens alhora, a diferència dels vectors tradicionals que només donen cabuda a un o dos gens. Això els permet funcionar com a complexes fàbriques biotecnològiques, produint proteïnes essencials per a diverses aplicacions.

Per exemple, podrien servir com a teràpies personalitzades contra malalties com el càncer, on es requerixen múltiples proteïnes de manera coordinada.

A diferència d'uns altres vectors proposats per a teràpia gènica, com adenovirus o retrovirus, els cromosomes artificials no s'integren en el nostre cariotip, evitant així inestabilitat gènica.

A més, podrien ser més segurs que l'edició genètica amb CRISPR-Cas9, que, encara que revolucionària, pot ocasionar efectes secundaris no desitjats.

Què ens fa humans?

Les millores en esta tecnologia plantegen desafiaments ètics complexos. Entre ells, els possibles efectes secundaris, el risc d'alterar irreversiblement el patrimoni genètic humà, la falta d'equitat en l'accés a les teràpies i possibles usos indeguts.

En la memòria col·lectiva, persistixen casos com el de Jesse Gelsinger, qui va morir per una resposta immune severa a una teràpia gènica. Més recentment, un altre pacient va morir durant una teràpia genètica experimental contra la distròfia muscular de Duchenne. Estos incidents han generat un gran estigma social contra estes teràpies. Superar-ho serà difícil.

Al mateix temps, l'ús de teràpies per a la millora genètica humana, incloent-hi cromosomes artificials, és un tema cada vegada més puixant a causa dels continus avanços en enginyeria genètica.

Veus detractores, com Michael Sandel, qüestionen estes pràctiques per consideracions ètiques, alertant sobre possibles riscos per a la naturalesa i la dignitat humanes.

D'altra banda, partidaris de la eugenèsia liberal humana, com Nicholas Agar, defenen que estes intervencions han de ser voluntàries, respectant la llibertat reproductiva dels pares per a modificar genèticament als seus fills.

Trobar un equilibri entre estes postures i definir el que és èticament acceptable continua sent un desafiament considerable. Això és especialment rellevant enfront de punts de vista polèmics, com els expressats pel biòleg molecular James Watson, qui advoca per l'ús lliure de tècniques eugenèsiques per a resoldre “problemes” com l'estupidesa o l'homosexualitat.

Salvar estos obstacles serà fonamental per a aprofitar el potencial terapèutic dels cromosomes artificials, mentres es protegix la integritat i dignitat humanes. El debat requerix un enfocament equilibrat que fomente la innovació responsable i l'accés equitatiu a esta tecnologia.

Daniel García Souto, Investigador postdoctoral en Genètica, Universidade de Vigo

Este article va ser publicat originalment en The Conversation.