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¿Podemos crear genes / proteínas personalizados?

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¿Es posible crear algún gen o proteína personalizado que queramos con la tecnología actual? Tengo una secuencia de proteínas o una secuencia de genes de aproximadamente 4000 pb anotada en mi computadora, ¿hay alguna forma de "imprimirla" en una molécula de gen real o una molécula de proteína (por ejemplo, use química y enzima y máquina automática ...)? ¿Cuál es el desafío?


Sí, existen métodos bien establecidos para sintetizar ADN con cualquier secuencia que desee. Varias empresas comerciales aceptarán la secuencia de ADN (un archivo de texto) y generarán el ADN por usted. Genscript, por ejemplo, es bien conocido.

Sintetizar la proteína puede ser un poco más complicado, dependiendo de cómo se vea y para qué lo desee: las proteínas son mucho más heterogéneas que el ADN. Hay sistemas de síntesis de proteínas libres de células disponibles comercialmente que pueden resultar útiles si simplemente está interesado en un péptido. Sin embargo, la mayoría de las personas expresan la proteína de interés en células cultivadas. En cualquier caso, hay algún trabajo bioquímico para purificar la proteína producida. Genscript también proporciona servicios de síntesis de proteínas. (No, no me pagan, simplemente no tengo la energía para buscar en Google otras empresas :)

En la mayoría de los casos, esto funciona bien y con algunos ajustes puedes producir cantidades bastante grandes. Pero para algunas proteínas que dependen de la modificación postraduccional para su función, la expresión puede ser difícil: consulte ¿Se puede producir cualquier enzima?


Diseñando al bebé perfecto

Si alguien hubiera ideado una forma de crear un bebé genéticamente modificado, pensé que George Church lo sabría.

En su laboratorio laberíntico en el campus de la Escuela de Medicina de Harvard, puede encontrar investigadores que brindan E. coli un nuevo código genético nunca visto en la naturaleza. En otra curva, otros están llevando a cabo un plan para utilizar la ingeniería del ADN para resucitar al mamut lanudo. Su laboratorio, le gusta decir a Church, es el centro de una nueva génesis tecnológica, una en la que el hombre reconstruye la creación a su gusto.

Cuando visité el laboratorio en junio pasado, Church propuso que hablara con un joven científico postdoctoral llamado Luhan Yang. Una recluta de Harvard de Beijing, había sido un actor clave en el desarrollo de una nueva y poderosa tecnología para editar ADN, llamada CRISPR-Cas9. Con Church, Yang había fundado una pequeña empresa de biotecnología para diseñar los genomas de los cerdos y el ganado, introduciendo genes beneficiosos y eliminando los malos.

Mientras escuchaba a Yang, esperé la oportunidad de hacer mis verdaderas preguntas: ¿Se puede hacer algo de esto a los seres humanos? ¿Podemos mejorar el acervo genético humano? La posición de gran parte de la ciencia convencional ha sido que tal intromisión sería insegura, irresponsable e incluso imposible. Pero Yang no vaciló. Sí, por supuesto, dijo ella. De hecho, el laboratorio de Harvard tenía un proyecto en marcha para determinar cómo se podría lograr. Abrió su computadora portátil en una diapositiva de PowerPoint titulada "Reunión de edición de línea germinal".

Aquí estaba: una propuesta técnica para alterar la herencia humana. "Línea germinal" es la jerga de los biólogos para el óvulo y el esperma, que se combinan para formar un embrión. Al editar el ADN de estas células o del embrión mismo, podría ser posible corregir los genes de la enfermedad y transmitir esas correcciones genéticas a las generaciones futuras. Esta tecnología podría utilizarse para librar a las familias de flagelos como la fibrosis quística. También podría ser posible instalar genes que ofrezcan protección de por vida contra las infecciones, el Alzheimer y, me dijo Yang, tal vez los efectos del envejecimiento. Estos avances médicos que hacen historia podrían ser tan importantes para este siglo como lo fueron las vacunas para el pasado.

Esa es la promesa. El temor es que la ingeniería de la línea germinal sea un camino hacia una distopía de superpersonas y bebés de diseño para aquellos que pueden permitírselo. ¿Quieres un niño con ojos azules y cabello rubio? ¿Por qué no diseñar un grupo de personas altamente inteligentes que puedan ser los líderes y científicos del mañana?

Solo tres años después de su desarrollo inicial, la tecnología CRISPR ya es ampliamente utilizada por los biólogos como una especie de herramienta de búsqueda y reemplazo para alterar el ADN, incluso hasta el nivel de una sola letra. Es tan preciso que se espera que se convierta en un nuevo enfoque prometedor para la terapia génica en personas con enfermedades devastadoras. La idea es que los médicos puedan corregir directamente un gen defectuoso, por ejemplo, en las células sanguíneas de un paciente con anemia de células falciformes (consulte “Cirugía del genoma”). Pero ese tipo de terapia génica no afectaría a las células germinales y los cambios en el ADN no pasarían a las generaciones futuras.

Por el contrario, los cambios genéticos creados por la ingeniería de la línea germinal se transmitirían, y eso es lo que ha hecho que la idea parezca tan objetable. Hasta ahora, la cautela y las preocupaciones éticas han prevalecido. Una docena de países, sin incluir Estados Unidos, han prohibido la ingeniería de la línea germinal, y las sociedades científicas han concluido unánimemente que sería demasiado arriesgado hacerlo. La convención de la Unión Europea sobre derechos humanos y biomedicina dice que la manipulación del acervo genético sería un crimen contra la "dignidad humana" y los derechos humanos.

Pero todas estas declaraciones se hicieron antes de que fuera realmente factible diseñar con precisión la línea germinal. Ahora, con CRISPR, es posible.

El experimento que Yang describió, aunque no simple, sería así: los investigadores esperaban obtener, de un hospital de Nueva York, los ovarios de una mujer sometida a una cirugía de cáncer de ovario causado por una mutación en un gen llamado BRCA1. Trabajando con otro laboratorio de Harvard, el del especialista en antienvejecimiento David Sinclair, extraerían óvulos inmaduros que podrían ser inducidos a crecer y dividirse en el laboratorio. Yang usaría CRISPR en estas células para corregir el ADN del BRCA1 gene. Intentarían crear un óvulo viable sin el error genético que causó el cáncer de la mujer.

Yang me diría más tarde que abandonó el proyecto poco después de que hablamos. Sin embargo, seguía siendo difícil saber si el experimento que describió estaba ocurriendo, cancelado o esperando su publicación. Sinclair dijo que había una colaboración entre los dos laboratorios, pero luego, como varios otros científicos a quienes les había preguntado sobre la ingeniería de la línea germinal, dejó de responder a mis correos electrónicos.

Independientemente del destino de ese experimento en particular, la ingeniería de la línea germinal humana se ha convertido en un concepto de investigación floreciente. Al menos otros tres centros en los Estados Unidos están trabajando en él, al igual que científicos en China, en el Reino Unido y en una compañía de biotecnología llamada OvaScience, con sede en Cambridge, Massachusetts, que cuenta con algunos de los principales médicos en fertilidad del mundo en su asesoramiento. tablero.

Todo esto significa que la ingeniería de la línea germinal está mucho más avanzada de lo que nadie imaginaba.

El objetivo de estos grupos es demostrar que es posible producir niños libres de genes específicos involucrados en enfermedades hereditarias. Si es posible corregir el ADN en el óvulo de una mujer o en el esperma de un hombre, esas células podrían usarse en una clínica de fertilización in vitro (FIV) para producir un embrión y luego un niño. También podría ser posible editar directamente el ADN de un embrión de FIV en etapa temprana utilizando CRISPR. Varias personas entrevistadas por Revisión de tecnología del MIT dijo que esos experimentos ya se habían llevado a cabo en China y que los resultados que describían embriones editados estaban pendientes de publicación. Estas personas, incluidos dos especialistas de alto rango, no quisieron comentar públicamente porque los artículos están en revisión.

Todo esto significa que la ingeniería de la línea germinal está mucho más avanzada de lo que nadie imaginaba. "De lo que estás hablando es un problema importante para toda la humanidad", dice Merle Berger, uno de los fundadores de Boston IVF, una red de clínicas de fertilidad que se encuentra entre las más grandes del mundo y ayuda a más de mil mujeres a quedar embarazadas cada una. año. "Sería lo más grande que haya pasado en nuestro campo". Berger predice que la reparación de genes involucrados en enfermedades hereditarias graves ganará una amplia aceptación pública, pero dice que la idea de usar la tecnología más allá de eso causaría un alboroto público porque "todos querrían el niño perfecto": la gente podría escoger y elegir el color de ojos y eventualmente la inteligencia . “Estas son cosas de las que hablamos todo el tiempo”, dice. "Pero nunca hemos tenido la oportunidad de hacerlo".

Editando embriones

¿Qué tan fácil sería editar un embrión humano usando CRISPR? Muy fácil, dicen los expertos. “Cualquier científico con habilidades en biología molecular y conocimiento de cómo trabajar con [embriones] podrá hacer esto”, dice Jennifer Doudna, bióloga de la Universidad de California, Berkeley, quien en 2012 co-descubrió cómo usar CRISPR para editar genes.

Para averiguar cómo se podría hacer, visité el laboratorio de Guoping Feng, un biólogo del Instituto McGovern de Investigación del Cerebro del MIT, donde se está estableciendo una colonia de monos tití con el objetivo de utilizar CRISPR para crear modelos precisos de enfermedades del cerebro humano. . Para crear los modelos, Feng editará el ADN de los embriones y luego los transferirá a titíes hembras para producir monos vivos. Un gen que Feng espera alterar en los animales es SHANK3. El gen está involucrado en la forma en que las neuronas se comunican cuando está dañado en los niños, se sabe que causa autismo.

Feng dijo que antes de CRISPR, no era posible introducir cambios precisos en el ADN de un primate. Con CRISPR, la técnica debería ser relativamente sencilla. El sistema CRISPR incluye una enzima de corte de genes y una molécula guía que se puede programar para apuntar a combinaciones únicas de las letras del ADN, A, G, C y T hacen que estos ingredientes entren en una célula y corten y modifiquen el genoma en el sitios específicos.

Pero CRISPR no es perfecto, y sería una forma muy desordenada de editar embriones humanos, como muestran los esfuerzos de Feng para crear titíes editados genéticamente. Para emplear el sistema CRISPR en los monos, sus estudiantes simplemente inyectan los productos químicos en un huevo fertilizado, que se conoce como cigoto, la etapa justo antes de que comience a dividirse.

Feng dijo que la eficiencia con la que CRISPR puede eliminar o deshabilitar un gen en un cigoto es de alrededor del 40 por ciento, mientras que hacer ediciones específicas o intercambiar letras de ADN funciona con menos frecuencia, más como el 20 por ciento de las veces. Como una persona, un mono tiene dos copias de la mayoría de los genes, una de cada padre. A veces se editan ambas copias, pero a veces solo una, o ninguna. Solo alrededor de la mitad de los embriones darán lugar a nacimientos vivos, y de los que lo hagan, muchos podrían contener una mezcla de células con ADN editado y sin él. Si suma las probabilidades, encontrará que necesitaría editar 20 embriones para obtener un mono vivo con la versión que desea.

Ese no es un problema insuperable para Feng, ya que la colonia reproductora del MIT le dará acceso a muchos huevos de mono y podrá generar muchos embriones. Sin embargo, presentaría problemas obvios en humanos. Poner los ingredientes de CRISPR en un embrión humano sería científicamente trivial. Pero todavía no sería práctico por mucho. Esta es una de las razones por las que muchos científicos ven un experimento de este tipo (ya sea que haya ocurrido realmente en China o no) con desdén, y lo ven más como un intento provocador de llamar la atención que como una ciencia real. Rudolf Jaenisch, un biólogo del MIT que trabaja al otro lado de la calle de Feng y que en la década de 1970 creó los primeros ratones genéticamente modificados, dice que los intentos de editar embriones humanos son "totalmente prematuros". Dice que espera que estos artículos sean rechazados y no publicados. "Es algo sensacional que va a revolucionar las cosas", dice Jaenisch. “Sabemos que es posible, pero ¿es de uso práctico? Lo dudo ".

Por su parte, Feng me dijo que aprueba la idea de la ingeniería de la línea germinal. ¿No es el objetivo de la medicina reducir el sufrimiento? Sin embargo, teniendo en cuenta el estado de la tecnología, cree que los humanos editados genéticamente están a "10 o 20 años de distancia". Entre otros problemas, CRISPR puede introducir efectos fuera del objetivo o cambiar partes del genoma lejos de donde pretendían los científicos. Cualquier embrión humano alterado con CRISPR en la actualidad correría el riesgo de que su genoma hubiera cambiado de manera inesperada. Pero, dijo Feng, estos problemas pueden eventualmente resolverse y nacerán personas editadas. “Para mí, a largo plazo es posible mejorar drásticamente la salud y reducir los costos. Es una especie de prevención ”, dijo. “Es difícil predecir el futuro, pero la corrección de los riesgos de enfermedades es definitivamente una posibilidad y debe apoyarse. Creo que será una realidad ”.

Editando huevos

En otras partes del área de Boston, los científicos están explorando un enfoque diferente para diseñar la línea germinal, uno que es técnicamente más exigente pero probablemente más poderoso. Esta estrategia combina CRISPR con descubrimientos en desarrollo relacionados con las células madre. Los científicos de varios centros, incluido el de Church, creen que pronto podrán utilizar células madre para producir óvulos y esperma en el laboratorio. A diferencia de los embriones, las células madre se pueden cultivar y multiplicar. Por lo tanto, podrían ofrecer una forma enormemente mejorada de crear descendientes editados con CRISPR. La receta es la siguiente: Primero, edite los genes de las células madre. En segundo lugar, conviértalos en óvulos o espermatozoides. En tercer lugar, produzca una descendencia.

Algunos inversores tuvieron una visión temprana de la técnica el 17 de diciembre, en el Hotel Benjamin de Manhattan, durante las presentaciones comerciales de OvaScience. La empresa, que se fundó hace cuatro años, tiene como objetivo comercializar el trabajo científico de David Sinclair, que tiene su sede en Harvard, y Jonathan Tilly, un experto en células madre del huevo y presidente del departamento de biología de la Universidad Northeastern (ver “10 Tecnologías emergentes: células madre de huevo ”, mayo / junio de 2012). Hizo las presentaciones como parte de un esfuerzo exitoso para recaudar $ 132 millones en nuevo capital durante enero.

Durante la reunión, Sinclair, un australiano de voz aterciopelada a quien Tiempo el año pasado fue nombrada una de las “100 personas más influyentes del mundo”, subió al podio y brindó a Wall Street un vistazo a lo que él llamó desarrollos que “verdaderamente cambiaron el mundo”. La gente miraría hacia atrás en este momento en el tiempo y lo reconocería como un nuevo capítulo sobre "cómo los humanos controlan sus cuerpos", dijo, porque permitiría a los padres determinar "cuándo y cómo tienen hijos y qué tan saludables van a estar realmente esos niños". ser."

La compañía no ha perfeccionado su tecnología de células madre, no ha informado que los óvulos que cultiva en el laboratorio sean viables, pero Sinclair predijo que los óvulos funcionales eran "un cuándo y no un si". Una vez que la tecnología funcione, dijo, las mujeres infértiles podrán producir cientos de óvulos y tal vez cientos de embriones. Usando la secuenciación de ADN para analizar sus genes, podrían elegir entre ellos los más saludables.

También es posible que haya niños genéticamente mejorados. Sinclair les dijo a los inversores que estaba tratando de alterar el ADN de estas células madre de óvulos mediante la edición de genes, trabajo que luego me dijo que estaba haciendo con el laboratorio de Church. "Creemos que las nuevas tecnologías con la edición del genoma permitirán que se utilice en personas que no solo estén interesadas en usar la FIV para tener hijos, sino que también tengan hijos más sanos, si hay una enfermedad genética en su familia", dijo Sinclair al inversores. Dio el ejemplo de la enfermedad de Huntington, causada por un gen que desencadenará una afección cerebral fatal incluso en alguien que herede solo una copia. Sinclair dijo que la edición de genes podría usarse para eliminar el defecto genético letal de un óvulo. Su objetivo, y el de OvaScience, es "corregir esas mutaciones antes de que generemos a su hijo", dijo. "Todavía es experimental, pero no hay razón para esperar que no sea posible en los próximos años".

Sinclair me habló brevemente por teléfono mientras navegaba en un taxi por un Boston nevado, pero luego remitió mis preguntas a OvaScience. Cuando me comuniqué con OvaScience, Cara Mayfield, una portavoz, dijo que sus ejecutivos no podían comentar debido a sus horarios de viaje, pero confirmó que la compañía estaba trabajando en el tratamiento de trastornos hereditarios con edición genética. Lo que me sorprendió fue que la investigación de OvaScience sobre "cruzar la línea germinal", como a veces lo expresan los críticos de la ingeniería humana, apenas se ha notado. En diciembre de 2013, OvaScience incluso anunció que invertiría 1,5 millones de dólares en una empresa conjunta con una empresa de biología sintética llamada Intrexon, cuyos objetivos de I + D + i incluyen la edición genética de huevos para "prevenir la propagación" de enfermedades humanas "en las generaciones futuras".

Cuando llegué a Tilly en Northeastern, se echó a reír cuando le dije lo que estaba llamando. "Va a ser un tema candente", dijo. Tilly también dijo que su laboratorio estaba tratando de editar células madre de óvulos con CRISPR "ahora mismo" para deshacerse de una enfermedad genética hereditaria que no quiso nombrar. Tilly enfatizó que hay “dos piezas del rompecabezas”: una son las células madre y la otra la edición de genes. La capacidad de crear una gran cantidad de células madre de óvulos es fundamental, porque solo con cantidades considerables se pueden introducir cambios genéticos de forma estable utilizando CRISPR, caracterizados mediante secuenciación de ADN y estudiados cuidadosamente para comprobar si hay errores antes de producir un óvulo.

Tilly predijo que toda la tecnología de extremo a extremo (células a células madre, células madre a espermatozoides u óvulos y luego a la descendencia) terminaría desarrollándose primero en animales, como el ganado, ya sea por su laboratorio o por empresas como como eGenesis, el producto derivado del laboratorio de la Iglesia que trabaja con ganado. Pero no está seguro de cuál debería ser el siguiente paso con los óvulos humanos editados. No querrías fertilizar uno "lo quieras o no", dijo. Estarías haciendo un ser humano potencial. Y hacer eso generaría preguntas que no está seguro de poder responder. Me dijo: "¿Puedes hacerlo?" Es una cosa. Si puede, entonces surgen las preguntas más importantes. '¿Lo harias? ¿Por qué querrías hacerlo? ¿Cuál es el propósito? 'Como científicos queremos saber si es factible, pero luego nos adentramos en las cuestiones más importantes, y no es una cuestión científica, es una cuestión de la sociedad ".

Mejorando a los humanos

Si la ingeniería de la línea germinal se convierte en parte de la práctica médica, podría conducir a cambios transformadores en el bienestar humano, con consecuencias para la vida, la identidad y la producción económica de las personas. Pero crearía dilemas éticos y desafíos sociales. ¿Qué pasaría si estas mejoras estuvieran disponibles solo para las sociedades más ricas o las personas más ricas? Un procedimiento de fertilidad in vitro cuesta alrededor de $ 20,000 en los Estados Unidos. Agregue las pruebas genéticas y la donación de óvulos o una madre sustituta, y el precio se dispara hacia los $ 100,000.

Otros creen que la idea es dudosa porque no es médicamente necesaria. Hank Greely, abogado y especialista en ética de la Universidad de Stanford, dice que los defensores "realmente no pueden decir para qué sirve". El problema, dice Greely, es que ya es posible analizar el ADN de los embriones de FIV y elegir los sanos, un proceso que agrega alrededor de $ 4,000 al costo de un procedimiento de fertilidad. Un hombre con Huntington, por ejemplo, podría usar su esperma para fertilizar una docena de óvulos de su pareja. La mitad de esos embriones no tendrían el gen de Huntington y podrían usarse para comenzar un embarazo.

De hecho, algunas personas insisten en que la ingeniería de la línea germinal se está impulsando con "argumentos falsos". Esa es la opinión de Edward Lanphier, director ejecutivo de Sangamo Biosciences, una empresa de biotecnología de California que está utilizando otra técnica de edición de genes, llamada nucleasas de dedos de zinc, para tratar de tratar el VIH en adultos alterando sus células sanguíneas. "Hemos analizado [la ingeniería de la línea germinal] en busca de una justificación de la enfermedad, y no hay ninguna", dice. "Puedes hacerlo. Pero realmente no hay una razón médica. La gente dice, bueno, no queremos que los niños nazcan con esto o con aquello, pero es un argumento completamente falso y una pendiente resbaladiza hacia usos mucho más inaceptables ".

Los críticos citan una serie de miedos. Los niños serían objeto de experimentos. Los padres se verían influenciados por la publicidad genética de las clínicas de FIV. La ingeniería de la línea germinal fomentaría la propagación de rasgos supuestamente superiores. Y afectaría a personas que aún no han nacido, sin que puedan estar de acuerdo. La Asociación Médica Estadounidense, por ejemplo, sostiene que la ingeniería de la línea germinal no debe realizarse "en este momento" porque "afecta el bienestar de las generaciones futuras" y podría causar "resultados impredecibles e irreversibles". Pero al igual que muchas declaraciones oficiales que prohíben cambiar el genoma, la AMA, que se actualizó por última vez en 1996, es anterior a la tecnología actual. “Mucha gente simplemente estuvo de acuerdo con estas declaraciones”, dice Greely. "No fue difícil renunciar a algo que no podías hacer".

¿El miedo? Una distopía de superpersonas y bebés de diseño para quienes pueden permitírselo.

Otros predicen que se identificarán usos médicos difíciles de oponer. Es posible que una pareja con varias enfermedades genéticas a la vez no pueda encontrar un embrión adecuado. Tratar la infertilidad es otra posibilidad. Algunos hombres no producen espermatozoides, una condición llamada azoospermia. Una causa es un defecto genético en el que falta una región de aproximadamente un millón a seis millones de letras de ADN en el cromosoma Y. Podría ser posible tomar una célula de la piel de un hombre así, convertirla en una célula madre, reparar el ADN y luego producir esperma, dice Werner Neuhausser, un joven médico austriaco que divide su tiempo entre la red de clínicas de fertilidad de FIV de Boston. y el Stem Cell Institute de Harvard. “Eso cambiará la medicina para siempre, ¿verdad? Se puede curar la infertilidad, eso es seguro ”, dice.

Hablé con Church varias veces por teléfono durante los últimos meses y me dijo que lo que impulsa todo es la "increíble especificidad" de CRISPR. Aunque no se han resuelto todos los detalles, cree que la tecnología podría reemplazar las letras del ADN esencialmente sin efectos secundarios. Dice que esto es lo que lo hace "tentador de usar". Church dice que su laboratorio se centra principalmente en experimentos con animales de ingeniería. Añadió que su laboratorio no fabricaría ni editaría embriones humanos, y dijo que ese paso "no es nuestro estilo".

El estilo de Church es la mejora humana. Y ha estado defendiendo ampliamente que CRISPR puede hacer más que eliminar los genes de la enfermedad. Puede conducir a un aumento. En las reuniones, algunas de las cuales involucran a grupos de "transhumanistas" interesados ​​en los próximos pasos para la evolución humana, a Church le gusta mostrar una diapositiva en la que enumera variantes naturales de alrededor de 10 genes que, cuando las personas nacen con ellos, confieren cualidades extraordinarias o resistencia a enfermedad. Uno endurece tanto sus huesos que romperían un taladro quirúrgico. Otro reduce drásticamente el riesgo de ataques cardíacos. Y los investigadores islandeses encontraron una variante del gen de la proteína precursora amiloide, o APP, para proteger contra el Alzheimer. Las personas que la padecen nunca padecen demencia y permanecen afiladas hasta la vejez.

Church cree que CRISPR podría usarse para proporcionar a las personas versiones favorables de genes, haciendo ediciones de ADN que actuarían como vacunas contra algunas de las enfermedades más comunes que enfrentamos hoy. Aunque me dijo que cualquier cosa "nerviosa" debe hacerse solo con los adultos que pueden dar su consentimiento, es obvio para él que cuanto antes ocurran tales intervenciones, mejor.

Church tiende a eludir las preguntas sobre los bebés modificados genéticamente. La idea de mejorar la especie humana siempre ha tenido "una prensa enormemente mala", escribió en la introducción de Regenesis, su libro de 2012 sobre biología sintética, cuya portada era una pintura de Eustache Le Sueur de un Dios barbudo que creaba el mundo. Pero eso es, en última instancia, lo que sugiere: mejoras en forma de genes protectores. "Se argumentará que la prevención definitiva es que cuanto antes se vaya, mejor será la prevención", dijo a una audiencia en el Media Lab del MIT la primavera pasada. "Creo que es lo último en prevención, si llegamos al punto en que es muy económico, extremadamente seguro y muy predecible ". Church, que tiene un lado menos cauteloso, procedió a decirle a la audiencia que pensaba que el cambio de genes "va a llegar al punto en el que es como si estuvieras haciendo el equivalente a una cirugía estética".

Algunos pensadores han llegado a la conclusión de que no debemos dejar pasar la oportunidad de realizar mejoras en nuestra especie. "El genoma humano no es perfecto", dice John Harris, bioético de la Universidad de Manchester, en el Reino Unido. "Es éticamente imperativo apoyar positivamente esta tecnología". Según algunas medidas, la opinión pública estadounidense no es particularmente negativa hacia la idea. Una encuesta de Pew Research realizada en agosto pasado encontró que el 46 por ciento de los adultos aprobaron la modificación genética de los bebés para reducir el riesgo de enfermedades graves.

La misma encuesta encontró que el 83 por ciento dijo que la modificación genética para hacer que un bebé sea más inteligente sería "llevar los avances médicos demasiado lejos". Pero otros observadores dicen que un coeficiente intelectual más alto es exactamente lo que deberíamos considerar. Nick Bostrom, un filósofo de Oxford mejor conocido por su libro de 2014 Superinteligencia, que generó alarmas sobre los riesgos de la inteligencia artificial en las computadoras, también ha analizado si los humanos podrían usar la tecnología reproductiva para mejorar el intelecto humano. Aunque no se comprenden bien las formas en que los genes afectan la inteligencia y hay demasiados genes relevantes para permitir una ingeniería sencilla, tales realidades no opacan la especulación sobre la posibilidad de la eugenesia de alta tecnología.

“El genoma humano no es perfecto. Es éticamente imperativo apoyar positivamente esta tecnología ".

¿Y si todos pudieran ser un poco más inteligentes? ¿O algunas personas podrían ser mucho más inteligentes? Incluso una pequeña cantidad de individuos “súper mejorados”, escribió Bostrom en un artículo de 2013, podría cambiar el mundo a través de su creatividad y descubrimientos, y mediante innovaciones que todos los demás usarían. En su opinión, la mejora genética es un tema importante a largo plazo como el cambio climático o la planificación financiera de las naciones, "ya que la capacidad humana para resolver problemas es un factor en todos los desafíos que enfrentamos".

Para algunos científicos, el avance explosivo de la genética y la biotecnología significa que la ingeniería de la línea germinal es inevitable. Por supuesto, las cuestiones de seguridad serían primordiales. Antes de que haya un bebé editado genéticamente que diga "mamá", tendría que haber pruebas en ratas, conejos y probablemente monos, para asegurarse de que sean normales. Pero, en última instancia, si los beneficios parecen superar los riesgos, la medicina se arriesgará. “Lo mismo ocurrió con la FIV cuando sucedió por primera vez”, dice Neuhausser. “Nunca supimos realmente si ese bebé estaría sano a los 40 o 50 años. Pero alguien tuvo que dar el paso ".

País del vino

En enero, el sábado 24, alrededor de 20 científicos, especialistas en ética y expertos legales viajaron a Napa Valley, California, para un retiro entre los viñedos del Carneros Inn. Habían sido convocados por Doudna, el científico de Berkeley que co-descubrió el sistema CRISPR hace poco más de dos años. Se había dado cuenta de que los científicos podrían estar pensando en cruzar la línea germinal y estaba preocupada. Ahora quería saber: ¿podrían detenerse?

“Nosotros, como científicos, hemos llegado a apreciar que CRISPR es increíblemente poderoso. Pero eso va en ambos sentidos. Necesitamos asegurarnos de que se aplique con cuidado ", me dijo Doudna. "El problema es especialmente la edición de la línea germinal humana y la apreciación de que ahora es una capacidad en manos de todos".

En la reunión, junto con especialistas en ética como Greely, estaba Paul Berg, un bioquímico de Stanford y ganador del Premio Nobel conocido por haber organizado la Conferencia Asilomar, un foro histórico de 1975 en el que los biólogos llegaron a un acuerdo sobre cómo proceder de manera segura con el ADN recombinante, el nuevo método descubierto de empalmar ADN en bacterias.

¿Debería haber un Asilomar para la ingeniería de la línea germinal? Doudna cree que sí, pero las perspectivas de consenso parecen escasas. La investigación en biotecnología es ahora mundial e involucra a cientos de miles de personas. No existe una autoridad única que hable por la ciencia, ni una manera fácil de volver a meter al genio en la botella. Doudna me dijo que esperaba que si los científicos estadounidenses aceptaban una moratoria sobre la ingeniería de la línea germinal humana, podría influir en los investigadores de otras partes del mundo para que detuvieran su trabajo.

Doudna dijo que sentía que una pausa autoimpuesta debería aplicarse no solo a la creación de bebés con edición genética, sino también al uso de CRISPR para alterar embriones, óvulos o espermatozoides humanos, como lo están haciendo los investigadores de Harvard, Northeastern y OvaScience. "No creo que esos experimentos sean apropiados para hacer en este momento en células humanas que podrían convertirse en una persona", me dijo. “Siento que la investigación que se debe realizar en este momento es comprender la seguridad, la eficacia y la entrega. Y creo que esos experimentos se pueden realizar en sistemas no humanos. Me gustaría que se hiciera mucho más trabajo antes de que se hiciera para la edición de la línea germinal. Yo preferiría un enfoque muy cauteloso ".

No todo el mundo está de acuerdo en que la ingeniería de la línea germinal sea una preocupación tan grande, o que los experimentos deban cerrarse con candado. Greely señala que en los Estados Unidos, hay montones de regulaciones para evitar que la ciencia de laboratorio se transforme en un bebé genéticamente modificado en el corto plazo. “No quisiera usar la seguridad como excusa para una prohibición no basada en la seguridad”, dice Greely, quien dice que rechazó las conversaciones sobre una moratoria. Pero también dice que accedió a firmar la carta de Doudna, que ahora refleja el consenso del grupo. "Aunque no veo esto como un momento de crisis, creo que probablemente sea hora de que tengamos esta discusión", dice.

(Después de que este artículo se publicó en línea en marzo, el editorial de Doudna apareció en Ciencias (ver Científicos convocan a una cumbre sobre bebés editados genéticamente.) Junto con Greely, Berg y otros 15, pidió una moratoria global sobre cualquier esfuerzo por usar CRISPR para generar niños editados genéticamente hasta que los investigadores pudieran determinar “qué aplicaciones clínicas, si las hay, podrían considerarse permisibles en el futuro. " Sin embargo, el grupo apoyó la investigación básica, incluida la aplicación de CRISPR a los embriones. La lista final de signatarios incluía a Church, aunque no asistió a la reunión de Napa).

A medida que se han difundido las noticias sobre los experimentos de la línea germinal, algunas empresas de biotecnología que ahora trabajan en CRISPR se han dado cuenta de que tendrán que tomar una posición. Nessan Bermingham es CEO de Intellia Therapeutics, una startup de Boston que recaudó $ 15 millones el año pasado para desarrollar CRISPR en tratamientos de terapia génica para adultos o niños. Dice que la ingeniería de la línea germinal “no está en nuestro radar comercial” y sugiere que su empresa podría usar sus patentes para evitar que alguien la comercialice.

"La tecnología está en su infancia", dice. "No es apropiado que las personas siquiera estén contemplando las aplicaciones de la línea germinal".

Bermingham me dijo que nunca imaginó que tendría que tomar una posición sobre los bebés genéticamente modificados tan pronto. La modificación de la herencia humana siempre ha sido una posibilidad teórica. De repente, es uno real. Pero, ¿no fue siempre el punto de comprender y controlar nuestra propia biología, de convertirnos en maestros de los procesos que nos crearon?

Doudna says she is also thinking about these issues. “It cuts to the core of who we are as people, and it makes you ask if humans should be exercising that kind of power,” she told me. “There are moral and ethical issues, but one of the profound questions is just the appreciation that if germ-line editing is conducted in humans, that is changing human evolution.” One reason she feels the research should slow down is to give scientists a chance to spend more time explaining what their next steps could be.


] - Genetic Engineering Gizmo BIO2

What are some things that can damage a farmer’s crops?

What can farmers do to protect their crops?

Gizmo Warm-up Many farmers use chemical ​ herbicides ​ to kill weeds and ​ insecticidas ​ to kill insects. Using ​ Ingeniería genética ​, scientists have developed ways to resist harmful crop pests. In the ​ Genetic Engineering ​ Gizmo, you will use genetic engineering techniques to create ​ genéticamente modificado ​ ​corn.

Check that ​ Task 1 ​ is selected. The Gizmo shows petri dishes that contain different strains of bacteria (white dots) and caterpillars (Lepidoptera sp. larvae). In the first challenge, your goal is to find bacteria that produce

toxins that kill the caterpillars. Click ​ Jugar ​ ( ).

Which strains of bacteria were able to kill Lepidoptera sp. larvae?

Were some more effective than others? Explicar.

Some bacteria are able to produce a toxin that kills Lepidoptera sp. larvas. Find out which gene is responsible for this toxin in the next step.

poor weather, bacteria, and diseases

Add pesticides and insecticides to keep insects away.

Some caterpillars were killed might have left bacteria

Some were more effective could have been because of the bacterias strength

Introducción: ​ Lepidoptera sp. larvae (caterpillars) eat corn kernels, leaves, and stalks. In this activity, use genetic engineering techniques to create a corn plant that is resistant to caterpillars.

Question: How can we produce corn that is resistant to Lepidoptera sp. larvae?

  1. Observe​: Click ​ Jugar ​. Select one of the strains of bacteria harmful to larvae (by clicking on the plate).

Which strain did you select?

  1. Investigate​: Click ​ Continuar ​. The screen now shows the ​ genoma ​, or set of genes, of the selected bacteria. One of these genes produces the protein that kills the caterpillars. You will test each gene by adding it to the genome of a bacteria that does not kill caterpillars. This process is called ​ transformación ​.

Drag three genes into the Petri dishes at lower right. These genes are now inserted into the genomes of the sensitive bacteria in the plates. Press ​ Jugar ​. If none of those genes help to kill the caterpillars, click Reiniciar ​ and try three other genes. When you find a gene that kills the caterpillars, click on the Petri dish to select the gene that confers resistance.

Which gene did you select?

In reality, finding a gene with a desired trait is much less common. Scientists search through many more bacterial strains and potential genes to find the traits they are looking for.

  1. Observe​: Click ​ Continuar ​. ​ Promoters ​ are regions of DNA that initiate the ​ transcripción ​ ​of a gene. Some promoters only work in specific types of cells, such as leaf cells or root cells.

To determine which cells of a corn plant a promoter works in, four promoters have been attached to the Green Fluorescent Protein ​ (GFP) gene. Each promoter-GFP gene has been inserted into a corn plant. Select ​ Lights off ​ to see the parts of each plant glow green and fill in the table below.

Caterpillar-resistant corn

● Click ​ Reiniciar ​( ) and check that ​ Task 1 ​ is selected in the dropdown menu.

Strain 2 and 4 other strains Leipdoteras died.

Promoter Glowing plant part(s) Gene Glowing plant part(s) 1 roots and leaves 3 roots 2 leaves 4 leaves

Which promoter is active in only the leaves? 1,3 In the whole plant? 1

Introducción: ​ Coleoptera sp. larvae are immature beetles. They feed on corn plant roots. Your goal in this challenge is to create corn that is resistant to Coleoptera sp. larvas.

Question: How can we produce corn that is resistant to Coleoptera sp. larvae?

  1. Investigate​: Using the Gizmo, select a bacterial strain that kills Coleoptera and determine the gene that will be used to develop resistance in the corn. Which choices did you make?

Click ​ Continuar ​ to move on to the “Choose promoter” step.

  1. Hypothesize​: Turn the room lights off. Beetle larvae attack the roots of corn plants. Based on this, which
  1. Apply​: Knowing that the new corn strain will be eaten by humans, which promoter might be safer to use, and why?

Select this promoter and click ​ Continuar ​.

  1. Observe​: Select a corn callus that you think will work and click ​ Continuar ​. On the next screen, add Coleoptera sp. larvae to each plant and click ​ Jugar ​.

A. Describe the control plant and the transformed plant.

B. Select ​ Show statistics ​and ​ Submit for review ​. Is the experimental plant resistant to Coleoptera sp. larvae?

Beetle grub-resistant corn

Get the Gizmo ready​: ● Click ​ Start again ​ to reset the Gizmo. ● Select ​ Tarea 2 ​ in the dropdown menu.

Bacterial strain: 1 Gene: A

promoters do you think would be effective against beetles? 1

It looks the healthiest and cleanest. Also it seems it can handle any beetles surviving.

Control plant seems quite healthy where the transformed plant corn looks brown.

pest population control is one transformed is 4. Corn yield control is 95 and transformed is 5.

  1. Explore​: Click ​ atrás ​ and select a corn callus in which the new gene (blue bar) is inserted in the middle of an existing gene (green bar).

A. Click ​ Continuar ​. Grow the experimental plant with and without larvae. What do you observe?

B. Click ​ atrás ​ and choose another callus in which an existing gene is disrupted. What do you observe?

Note that these are dramatic examples of mutations. Complex organisms often have many genes that can perform similar functions, so disrupting one gene may not cause a noticeable change to the phenotype of the plant.

  1. Explore​: Click the ​ atrás ​ button twice until the ​ Choose promoter ​ step is shown. Use the Gizmo to test the effectiveness of each promoter.

Which promoters were effective in creating beetle-resistant corn, and why?

  1. Explore​: Click ​ Start again ​. This time, choose a bacterial strain in step 1 that only kills some of the larvae. Grow the experimental plant in the presence and absence of larvae.

How does this plant compare to the plant you created in part 4 of this activity?

  1. Think and discuss​: What are some of the possible benefits of creating insect-resistant corn, and what are some of the possible drawbacks? If possible, discuss your answer with your classmates and teacher.

The transform plant corn is still brown and roots of plant are slanted the control looks pretty he

callus two look pretty healthy on both sides.

promoter 2,3,4 because neither have brown corn

this section brown corn was evolved

It protects the corn from being eaten by insects. This corn may be more expensive.

Experiment​: Go back two steps and experiment with different promoters. Can any of the other promoters be used to create a resistant corn plant? ¿Por qué o por qué no?

Analyze​: What are some of the benefits of growing herbicide-resistant corn?

Analyze​: Are there any possible drawbacks to having an herbicide-resistant corn plant?

Think and discuss:​ Herbicides and insecticides can be bad for the environment. Insecticides could harm beneficial insects like bees, and both herbicides and insecticides can contaminate nearby rivers and streams.

A. What are some of the possible environmental benefits of GM crops?

B. What are some of the possible environmental problems that can be caused by GM crops?

C. What are some of the potential risks to humans and animals that eat GM crops?

Prometer 2, Callus 1 gives a 2% difference between control and transformed plant. The control plant led up to 95% con yield and transform was 93%.

It helps preserve the corn and keeps the insects away.

The chemicals in herbicide could lead to a possible reaction to human beings consuming the corn.

longer shelf life on the food, nutritional content can improve, and more health benefits such as protein.


What if sideline rage could be nipped in the bud with a quick genetic test that told Mom and Dad what sports &ndash if any &ndash Junior could master? The Boulder, Colo., company Atlas Sports Genetics today began selling just that sort of product: for $149, it says it will screen for variants of the gene ACTN3, which in elite-level athletes is associated with the presence of the muscle protein alpha-actinin-3. The protein helps muscles contract powerfully at high speeds, which may explain why the combination of ACTN3 variants that produce it has been found in Olympic sprinters.

The company's president, Kevin Reilly, tells ScientificAmerican.com that parents shouldn&rsquot view the test as the final word on whether their child will excel at a particular sport. But, he says, it is more useful than physical tests in determining a child's athletic abilities before age 9.

At that age, "they don&rsquot have the physical maturity and motor skills to do well," Reilly says. "That&rsquos where the genetic test can come in [handy] for looking for early indicators of talent in performance areas.

"It&rsquos a question of their motivation. Este es a tool, not los tool," he says of consumers. "If they're relying on the genetic test as the only performance indicator to tell whether they will do good or bad in sports, they're going to be disappointed, because it's not for that purpose. If it&rsquos a tool along with other components, you can use it to select what may be the best sport for you or for a child."

It takes about three weeks to get the results of the saliva test, which looks for three combinations of ACTN3 genes, with a child getting one variant from his mother and one from his father. (Reilly says that the Atlas Genetics screen is the only one commercially available in the U.S. that tests for fitness-related genes.) Kids who have two copies of the X variant from both parents don&rsquot make alpha-actinin-3, and might excel at endurance sports such as cross-country skiing, distance running or swimming, according to the company's Web site. Those with one copy of the X variant and one of the R variant will make some protein, Reilly says, and may excel at endurance or "power" sports such as soccer or cycling. And children with two copies of the R variant will make more alpha-actinin-3, setting them up for possible achievement in power or endurance sports including football, weight-lifting or sprinting.

We asked Stephen Roth, an assistant professor of exercise physiology, aging and genetics at the University of Maryland in College Park, to explain what is and isn&rsquot known about the relationship between DNA and sports performance. Roth is a co-author of the Human Gene Map for Performance and Health-Related Fitness Phenotypes, a catalog of genes associated with sports-related fitness. The map was last published in 2006 in Medicine and Science in Sports and Exercise, a journal of the American College of Sports Medicine. The new edition will be available shortly.

This is an edited transcript.

To what extent do genes determine athletic ability?

Nobody knows the answer for sure and it depends on how specifically you define athletic ability. Most research suggests that genetics contribute significantly to sports performance, but it's very hard to put a number on. It's very hard to quantify football performance, for example. Most studies look at very specific endpoints: how much a gene contributes to muscle strength or maximal aerobic capacity, because those endpoints are very easy to measure from a research standpoint. If you try to parse it out, as much as 50 percent of muscle strength is determined by genetic factors.

The question is, what does that mean? To say there's some sort of heritable component to a trait tells us something can be passed on in a family that can contribute to performance, but what are the specific genes? How important, how predictive are those genes? We have no idea what is going on when it comes down to it. Some people are just genetically gifted, but we have just scratched the surface in defining what we mean by genetic advantage.

How many genes play a role in sports talent?

No lo sabemos. I'm a co-author on a review published every few years where we catalog genes that have been studied in relation to performance. There are 200 genes we are cataloging as having some positive association with fitness-related performance &hellip and there are 20,000 genes in the genome, so we're scratching the surface in relation to those studied.

Are those genetic factors just related to muscle strength, or do they show a variety of factors that are related to athleticism?

A wide range of factors. Because sports performance is so complex, we find muscle strength measures to metabolism performance measures or cardiovascular performance measures.

Atlas Sports Genetics is marketing tests for variants of the ACTN3 gene. Are there tests that pick up whether a person has other fitness-related genes?

ACTN3 is probably the most convincing of the genes studied so far, the most consistently associated [with sports-related fitness]. People who are the XX genotype do not have alfa-actinin-3 in their muscles. The idea is that in people who are lacking this protein, their muscles won't work as well and that will prevent them from reaching the upper echelon of power performance. That&rsquos been indicated in a number of studies. But is the association about muscle fatigue? Contractile strength? As research starts to delve into these more refined traits, we don&rsquot feel confident saying how the XX genotype is contributing to performance.

Another gene is ACE, which has been studied in relation to endurance performance. But the more these genes are studied, the messier the literature becomes. ACE is the most studied and is still a gene of interest, but we're trying to figure out if it's important and how &mdash and the same question is reflected in ACTN3, but not reflected in ads for the test.

The ACE studies are more conflicting. It was originally argued that people with the II variant would be better at endurance and those with the DD variant would be better at strength. But the findings are not as consistent. When you break it down, we don&rsquot see a clear story for how it would be working. If it does have a role, it&rsquos a much smaller role than originally thought. There are larger question marks around ACE that would make it harder to sell as a test.

What can the results of the ACTN3 test tell us?

The results do tell you whether you have this protein in your muscle. That is clear. We have no idea if it contributes to performing at anything but an elite level. Even there, there are contradictions. We have very little information that it affects kids' performance. You may have a disadvantage in sprint performance, but it's likely you'll never see it except at an Olympic level. What 6- or 8-year-old cares about that?

Besides genetic testing, is DNA being used in other ways to promote athleticism?

The major issues out there are gene screening and whether we can predict performance or somehow tailor workout or training programs to particular people or select the sports they participate in in advance. The other is whether we can alter a genetic profile to enhance their performance. It's very similar to gene therapy in medicine. It hasn&rsquot been successful in medicine and never studied in sports performance. It&rsquos a real ethical dark zone, because there are medical concerns even pursuing it and no evidence that it would really work. Anti-doping societies have come out against it. It is definitely a concern. Technology is being developed in the medical arena. It won't take long for someone to push it in the sports world.


China's failed gene-edited baby experiment proves we're not ready for human embryo modification

The team used CRISPR on human embryos in a bid to render them resistant to HIV infection. But instead, they generated different mutations, about which we know nothing. Crédito: Shutterstock

More than a year ago, the world was shocked by Chinese biophysicist He Jiankui's attempt to use CRISPR technology to modify human embryos and make them resistant to HIV, which led to the birth of twins Lulu and Nana.

Now, crucial details have been revealed in a recent release of excerpts from the study, which have triggered a series of concerns about how Lulu and Nana's genome was modified.

CRISPR is a technique that allows scientists to make precise edits to any DNA by altering its sequence.

When using CRISPR, you may be trying to "knock out" a gene by rendering it inactive, or trying to achieve specific modifications, such as introducing or removing a desired piece of DNA.

Gene editing with the CRISPR system relies on an association of two proteins. One of the proteins, called Cas9, is responsible for "cutting" the DNA. The other protein is a short RNA (ribonucleic acid) molecule which works as a "guide" that brings Cas9 to the position where it is supposed to cut.

The system also needs help from the cells being edited. DNA damage is frequent, so cells regularly have to repair the DNA lesions. The associated repair mechanisms are what introduce the deletions, insertions or modifications when performing gene editing.

How the genomes of Lulu and Nana were modified

Jiankui and his colleagues were targeting a gene called CCR5, which is necessary for the HIV virus to enter into white blood cells (lymphocytes) and infect our body.

One variant of CCR5, called CCR5 Δ32, is missing a particular string of 32 "letters" of DNA code. This variant naturally occurs in the human population, and results in a high level of resistance to the most common type of HIV virus.

Jankui's team wanted to recreate this mutation using CRISPR on human embryos, in a bid to render them resistant to HIV infection. But this did not go as planned, and there are several ways they may have failed.

First, despite claiming in the abstract of their unpublished article that they reproduced the human CCR5 mutation, in reality the team tried to modify CCR5 cerrar to the Δ32 mutation.

As a result, they generated different mutations, of which the effects are unknown. It may or may not confer HIV resistance, and may or may not have other consequences.

Worryingly, they did not test any of this, and went ahead with implanting the embryos. This is unjustifiable.

A second source of errors could have been that the editing was not perfectly efficient. This means that not all cells in the embryos were necessarily edited.

When an organism has a mixture of edited and unedited cells, it is called a "mosaic." While the available data are still limited, it seems that both Lulu and Nana are mosaic.

This makes it even less likely that the gene-edited babies would be resistant to HIV infection. The risk of mosaicism should have been another reason not to implant the embryos.

Moreover, editing can have unintended impacts elsewhere in the genome.

When designing a CRISPR experiment, you choose the "guide" RNA so that its sequence is unique to the gene you are targeting. However, "off-target" cuts can still happen elsewhere in the genome, at places that have a similar sequence.

Jiankui and his team tested cells from the edited embryos, and reported only one off-target modification. However, that testing required sampling the cells, which were therefore no longer part of the embryos—which continued developing.

Thus, the remaining cells in the embryos had not been tested, and may have had different off-target modifications.

This is not the team's fault, as there will always be limitations in detecting off-target and mosaicism, and we can only get a partial picture.

However, that partial picture should have made them pause.

Above, we have described several risks associated with the modifications made on the embryos, which could be passed on to future generations.

Embryo editing is only ethically justifiable in cases where the benefits clearly outweigh the risks.

Technical issues aside, Jiankui's team did not even address an unmet medical need.

While the twins' father was HIV-positive, there is already a well-established way to prevent an HIV-positive father from infecting embryos. This "sperm washing" method was actually used by the team.

The only benefit of the attempted gene modification, if proven, would have been a reduced risk of HIV infection for the twins later in life.

But there are safer existing ways to control the risk of infection, such as condoms and mandatory testing of blood donations.

Implications for gene editing as a field

Gene editing has endless applications. It can be used to make plants such as the Cavendish banana more resistant to devastating diseases. It can play an important role in the adaptation to climate change.

In health, we are already seeing promising results with the editing of somatic cells (that is, non-heritable modifications of the patient's own cells) in beta thalassemia and sickle cell disease.

However, we are just not ready for human embryo editing. Our techniques are not mature enough, and no case has been made for a widespread need that other techniques, such as preimplantation genetic testing, could not address.

There is also much work still needed on governance. There have been individual calls for a moratorium on embryo editing, and expert panels from the World Health Organisation to UNESCO.

Yet, no consensus has emerged.

It is important these discussions move in unison to a second phase, where other stakeholders, such as patient groups, are more broadly consulted (and informed). Engagement with the public is also crucial.

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Lea el artículo original.


Recombinant Protein Definition

Proteína recombinante is a manipulated form of protein, which is generated in various ways to produce large quantities of proteins, modify gene sequences and manufacture useful commercial products. The formation of recombinant protein is carried out in specialized vehicles known as vectors. Recombinant technology is the process involved in the formation of recombinant protein.

Proteína recombinante is a protein encoded by a gene — recombinant DNA — that has been cloned in a system that supports expression of the gene and translation of messenger RNA (see expression system). Modification of the gene by recombinant DNA technology can lead to expression of a mutant protein. Proteins coexpressed in bacteria will not possess post-translational modifications, e.g. phosphorylation or glycosylation eukaryotic expression systems are needed for this.

Recombinant DNA (rDNA) molecules are DNA sequences that result from the use of laboratory methods (molecular cloning) to bring together genetic material from multiple sources, creating sequences that would not otherwise be found in biological organisms. Recombinant DNA is possible because DNA molecules from all organisms share the same chemical structure they differ only in the sequence of nucleotides within that identical overall structure. Consequently, when DNA from a foreign source is linked to host sequences that can drive DNA replication and then introduced into a host organism, the foreign DNA is replicated along with the host DNA.
Proteins that result from the expression of recombinant DNA within living cells are termed recombinant proteins. When recombinant DNA encoding a protein is introduced into a host organism, the recombinant protein will not necessarily be produced. Expression of foreign proteins requires the use of specialized expression vectors and often necessitates significant restructuring of the foreign coding sequence.

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Can we create custom gene/protein? - biología

In 1978, Genentech scientist Dennis Kleid toured a factory in Indiana where insulin was being made from pigs and cattle. “There was a line of train cars filled with frozen pancreases,” he says. At the time, it took 8,000 pounds of pancreas glands from 23,500 animals to make one pound of insulin. Diabetics lack this hormone, which regulates the amount of glucose in the blood. The manufacturer, Eli Lilly, needed 56 million animals per year to meet the increasing U.S. demand for the drug. They had to find a new insulin alternative, fast.

Genentech had the expertise to make synthetic human insulin—in laboratories, from bacteria, using their recently-proven recombinant DNA technology. But could they make enough of the miniscule insulin molecules to replace these trainloads of pancreases and provide an alternative option for people living with diabetes? The scientists would have to coax the bacteria to produce insulin from the synthetic DNA at high enough concentrations to make an economically viable product. This meant that each bacteria needed to churn out so much of the protein per cell that si they could do it, they’d look like stuffed olives under a microscope. If not, Genentech’s work would have ended as a scientific curiosity, with no new option for diabetics.

I don’t want to hear that word, impossible. tell me what you need to get it done.

Kleid didn’t think they could get that kind of yield. He told Genentech founder, Bob Swanson, flat-out that it couldn’t be done. But Swanson refused to accept it. “I don’t want to hear that word, impossible,” he told Kleid. “Tell me what you need to get it done.”

The high-stakes, high-pressure race to create synthetic insulin had started over a year earlier. Eli Lilly, the main U.S. producer of insulin, had set the stage by signing contracts with competing institutions to bioengineer the hormone. Already, Harvard and the University of California, San Francisco (UCSF) had been working on rat versions of the insulin gene. With only twelve employees, Genentech joined the race against the biggest research institutions in the world—a David against a pack of Goliaths.

But the company was scrappy and imbued with Swanson’s can-do drive. After Genentech had proven the success of its biotechnology by synthesizing somatostatin in tiny amounts, Swanson had been able to raise another round of funding. He hired a team and began to outfit an airfreight warehouse in South San Francisco with a lab. Among the first to join the company were two scientists—Kleid, an organic chemist who’d been working on cloning DNA at Stanford Research Institute, and his colleague David Goeddel. The team—including scientists Roberto Crea, Arthur Riggs, and Keiichi Itakura—hit the ground running, working around the clock to be the first team to synthesize human insulin. Since the Genentech lab wasn’t yet up and running, Goeddel and Kleid commuted from their Bay Area homes to a lab in the City of Hope National Medical Center in Los Angeles. “Dave was the early person, and I was the night person,” Kleid says. They hardly slept, ate, or saw their families. “We kept the experiment going 24 hours a day.”

Había mucho en juego. First, there was pressure from investors: if Genentech wasn’t able to synthesize insulin, “there would be no more company,” as Kleid put it. And it wasn’t going to pay to come in second. “You either came in first or you might as well be last,” Goeddel later said.

The first challenge for the Genentech team was to improve upon the gene-splicing technique they’d developed with somatostatin on the more challenging insulin molecule, which has 51 amino acids instead of 14. And because of insulin’s more complex structure, they also needed two chains of insulin-encoding DNA working efficiently in two different bacteria instead of one. The scientists had to synthesize the genes by chemically linking together snips of DNA sequences and then stitch those genes into the plasmids—the rings of DNA found inside cells—and transplant them into benign E. coli bacteria. With powerful gene control elements, this would hijack the machinery the bacteria normally used to produce their own proteins to churn out the two insulin chains. The last step—after harvesting, isolating, and purifying these insulin protein chains—was to chemically combine the two chains to form the complete insulin molecule, identical to the one produced by the human pancreas.

The team kept running into setbacks, but continued to push ahead. Kleid remembers how intensely he and Goeddel worked. “Every time I see Tiger Woods, I think of Dave Goeddel,” he says. “He’s concentrating so hard, every shot he makes is going to be the best shot he’s done in his life. That’s the way Dave is.” Finally, in the early hours of August 21, 1978, Goeddel succeeded in reconstituting the two amino acid chains into one molecule: human insulin.

With only twelve employees, Genentech joined the race against the biggest research institutions in the world – a David against a pack of Goliaths.

It was an extraordinary moment, not only for Genentech, but for the history of medicine and the future of biotechnology. When Goeddel told the rest of the team the news, they were elated. Kleid likened the feeling to finishing a marathon. “You’re pretty much exhausted when you get to the line, and it takes a while for it to soak in that you actually won the race.”

The scientists scraped together enough of the insulin for Eli Lilly to conduct clinical trials, in which they found that not only was the synthetic insulin as effective as its chemically identical human twin, it eliminated the allergies that the animal-derived product caused in some diabetics.

But their work wasn’t done yet. After that huge moment of accomplishment, Kleid’s prediction about the low insulin yield held true. The team still had to figure out how to get the bacteria to produce enough insulin—50 times the yield—to meet the demand that had been met by those train cars full of animal pancreases. Eventually, with the help of Genentech scientists including Herbert Heyneker, Dan Yansura and Giuseppie Miozzari, they discovered a powerful control gene that, at the right moment, instructed the plasmids to reproduce in large quantities, filling the bacteria with the precious insulin peptides. It took another two years beyond their initial success to finally complete their mission.

In 1982, the FDA approved human insulin and it was on the market by 1983. Since then, millions of people have used the medicine, and it has almost completely replaced insulin created from animals.

“It was the thing I’m most proud of,” says Kleid. “We had all these statistics that there wasn’t going to be enough insulin to go around unless we made this technology work. And we did.”

1 Goeddel DV, Kleid DG, Bolivar F, Heyneker HL, Yansura DG, Crea R, Hirose T, Kraszewski A, Itakura K and Riggs AD. Proc. Natl. Acad. Sci. Estados Unidos 1979 Jan76(1):106-10.

Laura Fraser

Laura Fraser is a San Francisco-based journalist and the New York Times-bestselling author of three books of nonfiction.


Snapshots


7 genetically modified animals that glow in the dark

1. Sheep Good news, nighttime shepherds: Sheep can now glow in the dark. Well, technically, only nine of the wooly animals can. And they're in Uruguay.

When these sheep were born in October 2012, scientists at the Animal Reproductive Institute of Uruguay immediately injected them with a green protein found in the Aequorea Victoria jellyfish. As the sheep grew, they looked and acted like any other four-legged balls of fluff, except that they gave off a greenish glow after being exposed to certain ultraviolet light. Check 'em out:

Typically, these green fluorescent proteins are used to monitor the activity of altered genes. They have proved to be of great help in the study of diseases. In fact, the method's scientific pioneers were awarded the Nobel Prize for chemistry in 2008. In the case of these sheep, scientists hope that one day they'll be able to use this sort of procedure to create animals with super health-boosting milk. Here, a look back at the radiant animals at the center of these genetic studies throughout the last decade.

This endeavor was actually an artistic one. Eduard Kac is an artist known to use genetic engineering techniques to create unique living works of art. In May 2000, Kac introduced the world to his "GFP bunny," an albino rabbit named Alba that glowed fluorescent when exposed to blue light. Alba was actually just one component of the project, which was also supposed to include a public debate about the practice of manipulating genes in animals for research. Kac wanted to conclude the project by taking Alba home to live with his family. A research institute in France actually created the rabbit for Kac — the florescent jellyfish protein was injected into a fertilized rabbit egg — and later hesitated over releasing the animal due to protests from animal rights groups over Alba's very creation. The scientists also claimed that they never agreed for Kac to take the bunny home. Two years after Alba was born, and long before Alba could make her trip to the states, the unique rabbit died — an abrupt end to the battle between science and art.

In 2008, scientists in Taiwan claimed to have a world first: Pigs that glowed from the inside out. While other researchers had bred partially fluorescent pigs, these genetically modified pigs had not only glowing skin and eyes, but also organs, including the heart. Scientists added DNA from fluorescent jellyfish to more than 260 pig embryos, which were then implanted into eight different sows, four of which became pregnant. The result was three male piglets whose eyes, teeth, and snouts had a slightly greenish tint during the day, but would glow entirely green in the dark after being introduced to a blue light.

Newborn transgenic marmosets Kei (left) and Kou, and their feet under ultraviolet light. (AP Photo/Erika Sasaki)

In this 2009 study, the same jellyfish DNA injection was used, but for different purposes. Scientists in Japan wanted to see if the jellyfish gene was inherited by the second generation of a genetically modified monkey. The team at the Central Institute for Experimental Animals in Kawasaki, Japan, added a fluorescent gene to the marmoset embryos, which were then transferred into surrogate females who produced five live births. All of the modified marmosets carried the genes in their body. When they produced offspring, two passed the fluorescent gene onto their young. This was the first time a genetically modified animal passed such genes down a generation. Researchers said it could be a major step in understanding Parkinson's and motor neuron disease.

5. Perros

A 3-month-old beagle glows in the dark under ultra-violet light (left) but looks like any other puppy in the daylight. (REUTERS/Jo Yong-Hak)

A 2009 experiment by a team at Seoul National University reportedly produced the first transgenic dog. Five beagles were created by cloning fibroblast cells that express a red florescent gene produced by sea anemones. Under natural light you can see the faint essence of the red protein under the pale skin. In the dark and under an ultraviolet light, the dogs glow a reddish orange. The five healthy dogs eventually grew to spawn their own florescent offspring. The experiment was meant to prove the principle of transgenic animals, particularly dogs, who, due to their lifespan and reproductive cycle, are good stand-ins for human disease research. Two years later, a team at the same university bred a beagle name Tegon whose fluorescent gene could be controlled. When the dog eats food containing a doxycycline antibiotic and then is exposed to ultraviolet light, it glows green. When the drug is no longer added to the food, the glow eventually fades. Scientists say the study opens opportunities for better understanding genes that trigger fatal diseases, like Alzheimer's and Parkinson's, in humans.

6. Gatos

A glowing kitten stands next to a normal cat (Mayo Clinic)

Cats are susceptible to a close relative of HIV called feline immunodeficiency virus. The viral disease infects mostly feral cats, of which there are reportedly a half a billion in the world. In a 2011 study, a team of scientists from the U.S. and Japan inserted a gene into cats that helps them resist this feline form of AIDS. Then, to be able to easily mark the cells, scientists also inserted the green fluorescent protein. Both genes were transferred into feline eggs. They were then able to more readily monitor how the resistant gene developed in the cats' bodies when looking at them under a microscope. Like the other animals, the cats appeared normal during the day, but could glow at night if prompted.

One of the biggest downsides to helpful industrial products like, say, plastic, or female contraceptives, is that they contain bad chemicals called endocrine disrupters. These substances become pollutants that harm animal and human bodies. They have reportedly been associated with lower sperm counts and breast and testicular cancers. So you can see why scientists may want to study them. The problem has been that it is difficult to track the endocrine disrupters once they enter the body. And so a team of scientists used green fluorescent proteins and genetically engineered zebrafish to glow in places where an endocrine-disrupting chemical is present. As we've previously illustrated, the fluorescent protein doesn't interfere with the body, but, when studied under a microscope, can be easily found. The glowing green areas within the fish then become a roadmap for scientists homing in on the pollutants' potential health impacts.


Ver el vídeo: Explicación del Proyecto Genoma humano!! (Agosto 2022).