Tanto la transgénesis como la edición genómica, persiguen objetivos semejantes. Sin embargo, en la práctica la edición génica es mucho más simple y acarrea menos consecuencias para el medio ambiente y la salud, dado que no introduce en el genoma receptor nada ajeno al propio genoma manipulado genéticamente.

 

La ingeniería genética empezó en los años 70, cuando los genetistas desarrollaron tecnologías que permitían aislar, multiplicar, modificar y manipular las secuencias de los genes, primero en bacterias y después en otros organismos, de lo que pronto surgieron múltiples aplicaciones.

Las operaciones directas sobre la información genética, el ADN o el genoma de los organismos con diferentes finalidades han venido generando grandes beneficios en la industria farmacéutica, la agricultura, la ganadería, y más recientemente en el mejoramiento de la salud humana, mediante las aplicaciones de terapia génica.

Cincuenta años después, estas tecnologías cuentan con diversas opciones para la obtención de los llamados Organismos Modificados Genéticamente –OMG. Desde las que permiten la incorporación de genes inexistentes en el genoma de un organismo, procedentes de la misma o diferente especie, que es a lo que llamamos transgénesis, hasta la reciente tecnología de CRISPR-Cas9, que supone anular o corregir un detalle del genoma responsable de algún carácter desfavorable, que es a lo que llamamos edición genómica.

La transgénesis en la agricultura

En el caso más general de la transgénesis, se trata de trasladar genes de un organismo determinado, que puede ser una bacteria, levadura, planta, animal o incluso el hombre, para insertarlo en algún lugar del genoma de un receptor de su misma o diferente especie. Tras ello, si las células receptoras han incorporado adecuadamente el transgén o secuencia de ADN modificador, deberá producirse una variación en el fenotipo del organismo al que se le introduce, debido a la síntesis de las proteínas codificadas por el gen incorporado. Los impresionantes logros de la tecnología de la transgénesis han tenido una gran repercusión en la industria farmacéutica dada la posibilidad de producir fármacos para el tratamiento de enfermedades humanas en las bacterias, como la insulina, interferón, factores de coagulación de la sangre, etc., gracias a la incorporación de los genes humanos responsables de su síntesis en el genoma de Escherichia coli u otras especies bacterianas.

Por su repercusión favorable, tanto la transgénesis como la edición genómica han encontrado también grandes aplicaciones para el mejoramiento de las plantas cultivadas y la obtención de nuevas líneas o variedades comerciales de explotación agronómica, de forma más directa y rápida que por los tradicionales métodos de cruzamiento y selección, que requieren no menos de 10 años para la explotación comercial de las líneas o variedades producidas.

Con la transgénesis aplicada al mejoramiento genético vegetal se trata de agregar constitutivamente a las plantas cultivadas una nueva propiedad de la que carecen. Entre sus principales aplicaciones y objetivos podemos señalar el mejoramiento de la resistencia a plagas y malas hierbas, la tolerancia a herbicidas, la resistencia a insectos, micosis, bacteriosis o virosis, resistencia a heladas, tolerancia al estrés hídrico o la salinidad, resistencia a metales pesados, mejoramiento de la calidad mediante el aumento del contenido en aminoácidos, proteínas, etc. Son igualmente de interés los objetivos de mejoramiento de la calidad post-cosecha: retraso del envejecimiento de las flores, retraso de la maduración del fruto, aumento en cantidad de azúcares, etc. La transgénesis vegetal permite además ensayar su utilidad hacia nuevas aplicaciones inabordables mediante los métodos tradicionales de mejoramiento, como la síntesis de productos de interés industrial, cauchos, celulosa, ceras, plásticos, enzimas, fármacos, etc., o el mejoramiento de la influencia planta-ambiente mediante la detoxificación de suelos contaminados, el incremento de la eficiencia fotosintética, etc.

Las técnicas para canalizar el transgén al organismo receptor son complejas. Una técnica muy utilizada es la “agroinfección” a través del cultivo in vitro de explantes vegetales en un medio en el que existen bacterias cuyos plásmidos se integran de forma natural en el genoma vegetal, pudiendo ser utilizados como vectores portadores de los transgenes. Tras ello, la planta modificada genéticamente se regenera vegetativamente. Otro método es la “biolística”, consistente en el bombardeo de partículas de metales pesados impregnados con el ADN para su inserción en las células de las plantas receptoras. Sean las que sean, estas técnicas, tienen un largo proceso biotecnológico que conlleva el aislamiento previo del ADN del organismo donante, su clonación en vectores adecuados, usualmente en plásmidos bacterianos, junto con marcadores para verificar el logro de su inserción posterior en el genoma receptor, y otra serie de pasos intermedios. El ADN extraño podría incluso transmitirse a la descendencia a partir de sus órganos florales, lo que puede ser ventajoso para la explotación comercial. Sin embargo, esta tecnología conlleva ciertos riesgos, sobre todo por la introducción en el genoma de la especie cultivada de una información extra que acompaña al transgén, que si bien sirve a modo de marcador para detectar el logro de la modificación, puede tener efectos para la salud de los consumidores. Otro riesgo es el del posible escape de la modificación genética a través del polen a la flora silvestre afín a las plantas cultivadas. Los riesgos de estos efectos sobre la salud y el medio ambiente han de ser investigados antes de la comercialización de las nuevas variedades transgénicas. Es necesario investigar para prevenir la incorporación en los productos de consumo de sustancias alergénicas o toxinas, o de genes de resistencia a antibióticos.

A pesar de ello, las plantas transgénicas que incorporan genes de resistencia a factores ambientales adversos son menos dependientes de la adición a los cultivos tradicionales de fertilizantes, pesticidas, herbicidas, fungicidas, insecticidas u otros productos químicos fitosanitarios, muchas veces agresivos para el suelo o los acuíferos, lo que conlleva un abaratamiento considerable de su explotación agrícola. El aumento de la producción de muchas de las variedades transgénicas tiene además el efecto de reducir las necesidades de superficie destinadas al cultivo.

Hay muchos ejemplos de los beneficios de la transgénesis para solucionar problemas de producción de alimentos en una población mundial en continuo crecimiento. En este sentido se puede mencionar el aumento de la producción de las variedades transgénicas de  arroz, maíz, batata, habichuela, yuca, patata, etc., en países de en Iberoamérica o África, que dependen casi exclusivamente de estos cultivos para su alimentación diaria. Tal vez el mejor ejemplo de estos beneficios lo ofrece el caso del “arroz dorado”, obtenido por el investigador suizo Ingo Potrykus en la Universidad de Zurich [1], con el fin de incorporar a las plantas de arroz un par de genes que permiten la producción de β-caroteno (provitamina A), que se acumula en los granos lo que hace que adquieran un color amarillento, motivo de su denominación. De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud la deficiencia en la dieta de la vitamina A es la causa de unas 250.000 a 500.000 cegueras infantiles al año en países pobres del tercer mundo, por lo que la FAO he recomendado muy especialmente la utilización de esta variedad de arroz transgénico.

Desde su incorporación a la producción agrícola se ha producido un considerable ascenso en el mundo de los cultivos transgénicos. La superficie global dedicada a estos cultivos alcanza hoy los 205 millones de hectáreas en todo el mundo, record de la mayor superficie sembrada con esta tecnología según el último informe anual de AgrobioInvestor GM Monitor. Hoy hay 27 países que cultivan una gama de 11 tipos de variedades transgénicas diferentes, con la soja en primer lugar, con 98,9 millones de hectáreas, seguida por el maíz, con 66,2 millones de Ha., el algodón con 25,4 millones de Ha. y la canola con cerca de 10 millones de Ha., pero son muchos más los cultivos que vienen detrás en un mundo cada vez más necesitado de aumentar la producción de alimentos.

A pesar de los grandes beneficios de la agricultura de los cultivos transgénicos, la Comunidad Europea, con el fin de proteger la salud de los ciudadanos y el medio ambiente, impuso desde comienzos de los años 90 unas normas muy exigentes a la obtención, cultivo, comercialización, trazabilidad y etiquetado de los productos derivados de la tecnología de la modificación genética en el ámbito de la CE.

La edición genómica en la agricultura  

Por su parte, la edición genómica, se basa en un mecanismo natural que funciona como un sistema inmune en las bacterias, descubierto en1995 por el investigador español Francisco Mojica [2]. Los investigadores han aprendido a utilizarlo en el laboratorio como una herramienta para reconocer y actuar sobre cualquier secuencia de ADN de bases nucleotídicas conocida. A diferencia de la transgénesis supone modificar genéticamente a los organismos en su propio genoma, sin la incorporación de ADN ajeno a los mismos.

Lo que se hace es utilizar la metodología del CRISPR-Cas9, mediante la combinación de una molécula de ARN guía, que localiza una diana específica en el ADN receptor sobre la que se desea influir, donde ha de actuar el segundo componente, la enzima Cas9, que funciona como un bisturí para eliminarla y en su caso corregirla. Es una tecnología más sencilla, rápida, directa y limpia que la transgénesis y sobre todo menos invasiva para el genoma receptor. Esta tecnología se empezó a incorporar hace tan solo unos 10 años en el mejoramiento de plantas cultivadas y aunque requiere menos tiempo que la transgénesis para la obtención de una nueva variedad, de momento solo hay dos cultivos editados genéticamente en el mercado, una variedad de soja de alto contenido en ácido oleico obtenida en EE UU y una de tomate rico en antioxidantes en Japón. Pero, al igual o incluso en mayor medida, existen muchos proyectos en marcha de aplicación en otras especies.

Acerca de la normativa europea de los OMG

Desde la perspectiva de las aplicaciones, tanto la transgénesis como la edición genómica, persiguen objetivos semejantes. Sin embargo, en la práctica la edición génica es mucho más simple y acarrea menos consecuencias para el medio ambiente y la salud, dado que no introduce en el genoma receptar nada ajeno al propio genoma manipulado genéticamente.

Sin embargo, de forma exagerada, la CE impuso desde el principio las mismas normas restrictivas a las nuevas generaciones de plantas modificadas genéticamente por la tecnología de la edición genómica CRISPR-Cas9, que a las plantas transgénicas. Tras ese inicio restrictivo, el pasado 5 de julio de 2023, el Colegio de Comisarios de la Comisión Europea ha propuesto una nueva regulación para las plantas obtenidas con las nuevas técnicas de modificación genómica, las llamadas NTG, que contienen material genético de la misma planta (mutagénesis dirigida), lo que afecta a las que se deriven de la edición genómica, que a partir de ahora gozarán de una mayor simplicidad burocrática y de control que las plantas transgénicas. Estas seguirán sujetas a la legislación sobre los OMG con las mismas exigencias mantenidas desde el principio para su cultivo en la CE.

Se trata de una buena noticia para los centros europeos de investigación, mejoramiento y producción de nuevas variedades de plantas cultivadas. Con ello, en Europa se sigue una estela normativa equiparable a la de los países más avanzados en la producción de plantas cultivadas modificadas genéticamente, como EE.UU., Canadá o Japón, que sin duda redundará en una mayor facilidad para los investigadores y empresas productoras de alimentos con estas innovadoras tecnologías.

Para terminar, viene bien recordar una frase del Dr. Norman Borlaug (1914-2009), Premio Nobel de la Paz por su contribución a la llamada revolución verde, que supuso la obtención de plantas cultivadas de porte enano de elevada producción: «Los más grandes males que acechan a nuestro planeta tierra son la ignorancia y la opresión, y no la ciencia, la tecnología o la industria, cuyos instrumentos, cuando se manejan adecuadamente, son herramientas indispensables para salvar la sobrepoblación, el hambre y las enfermedades mundiales»[1].

 

Nicolás Jouve

Catedrático Emérito de Genética

Miembro del Observatorio de Bioética

Ex miembro del Comité de Bioética de España

Presidente de CíViCa

 

[1] I. Ye, X. Potrikus, y col.. «Engineering the provitamin A (beta-carotene) biosynthetic pathway into (carotenoid-free) rice endosperm», en Science 287 (2000), pp. 303-305.

[2] F. J. M. Mojica, «Long stretches of short tandem repeats are present in the largest replicons of the Archaea Haloferax mediterranei and Haloferax volcanii and could be involved in replicon partitioning». Mol. Microbiol. 17 (1995) 85–93.

[3] N. Borlaug, Discurso de aceptación del premio Nobel de la Paz de 1970. «La revolución verde, paz y humanidad» 11–12–1970.