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Dirigiendo la sinfonía de la genética

PorLaura Suarez

Ago 2, 2021
Dirigiendo la sinfonía de la genética

A pesar de toda la publicidad, el miedo y la desinformación que rodean la aplicación de la edición de genes, existe una tecnología igualmente poderosa que ofrece aproximadamente los mismos beneficios potenciales. Esta tecnología, la epigenética, es un proceso natural que ha pasado desapercibido para los consumidores.

Sin embargo, la epigenética es una promesa increíble para encontrar formas de entregar alimentos sostenibles a una población en crecimiento en un planeta cada vez más desafiado por el cambio climático.

Es hora de analizar la epigenética y las oportunidades que brinda, a diferencia de los transgénicos y las tecnologías de edición de genes. Se espera que el mercado mundial de la epigenética alcance un mercado de $ 35 mil millones para 2028, en gran parte basado en productos de salud humana en diagnóstico y tratamiento. Sin embargo, la aplicación de la epigenética al mejoramiento de cultivos, la salud animal y la acuicultura quizás esté más cerca de concretarse. Exploremos lo que vemos como oportunidades significativas (aunque subestimadas).

Una explicación simple de la epigenética.

Comencemos con la genética, el estudio de los genes, el código de ADN que contiene instrucciones para que las células creen las muchas funciones del cuerpo. El genoma humano contiene aproximadamente 3 mil millones de pares de bases de ADN, el código que hace que cada persona sea única. Este código de ADN reside en cada célula, esencialmente el mismo código en cada célula de su cuerpo.

La epigenética explica cómo el mismo código de ADN puede guiar a algunas células a comportarse de manera diferente a otras. La epigenética estudia las sustancias químicas y las proteínas que pueden adherirse al ADN y dirigir las acciones para activar o desactivar un gen específico, expresando o silenciando un gen.

Piense en una orquesta sinfónica. La epigenética sería el director, quien con un simple gesto del bastón, transmite el mensaje de silenciar las cuerdas mientras levanta los cuernos. Toda la sinfonía permanece intacta, pero el sonido cambia por completo.

El término fue acuñado a mediados del siglo XX por el biólogo británico Conrad Waddington, quien lo usó para describir cómo las células asumen gradualmente roles más especializados durante el desarrollo de un embrión: cómo ciertas células se convierten en sangre, otras en huesos y otras en nervios, por ejemplo. El prefijo «epi» proviene del griego y significa «arriba» o «arriba». Entonces en esa palabra, epigenético, describe factores más allá del código que regulan la actividad celular.

Más importante aún, a lo largo de los cambios epigenéticos, la secuencia de ADN nunca cambia.

En el nuevo libro del premio Nobel Paul Nurse, ¿Qué es la vida? Cinco grandes ideas en biología, explica, la epigenética es «el conjunto de reacciones químicas que usan las células para activar o desactivar genes de una manera bastante duradera». En su capítulo sobre “La vida como información”, continúa: “Estos procesos epigenéticos no alteran la secuencia del ADN de los genes mismos; en cambio, a menudo funcionan agregando «etiquetas» químicas al ADN o proteínas que se unen a ese ADN. Esto crea patrones de actividad genética que pueden persistir a lo largo de la vida útil de una célula y, a veces, incluso más, en muchas divisiones celulares.

Los cambios epigenéticos son especialmente importantes porque ocurren naturalmente y ocurren continuamente. La epigenética es diferente de la edición de genes, que cambia irreversiblemente la secuencia de ADN al eliminar o insertar ADN. En algunos casos, como en un OGM o en un organismo modificado genéticamente, se puede agregar ADN de otra fuente. Pero los cambios epigenéticos no alteran el ADN y pueden ocurrir de manera reversible, aunque algunos cambios epigenéticos pueden persistir en generaciones posteriores.

Una nueva herramienta

Durante las últimas décadas, hemos descubierto otros factores que influyen en los cambios epigenéticos, como la edad, el comportamiento y el entorno, por ejemplo. Además, ahora conocemos los procesos químicos que pueden activar o desactivar un gen específico: la metilación del ADN, la modificación de histonas, la metilación de acetona y la interferencia de ARN o ARNi son los más comunes.

Un avance particular se produjo cuando la Dra. Sally Mackenzie, profesora de la Universidad Penn State, descubrió un gen vegetal, MSH1, que puede hacer que una planta se comporte como si estuviera bajo estrés. La planta reprogramada invoca los mecanismos para gestionar su crecimiento, produciendo una mayor resiliencia. Cuando estas plantas afectadas epigenéticamente se seleccionan o injertan, su descendencia también produce mayores rendimientos y mayor resiliencia.

Los descubrimientos del Dr. Mackenzie se convirtieron en la base de Epicrop Technologies Inc., que es una de las empresas en las que mi empresa, TechAccel, ha invertido. Nuestra relación con Epicrop ha producido dos subsidiarias que promueven el método del Dr. Mackenzie de producir cultivos reprogramados de canola y bayas con mayores rendimientos y mayor resiliencia. (Más sobre eso más adelante).

Por qué ahora

La introducción de CRISPR y otras herramientas de edición de genes ha abierto nuevas oportunidades para la selección y mejoramiento de rasgos, impulsadas por el rápido desarrollo de tecnologías de secuenciación de muy alto rendimiento y sus costos decrecientes. Estas mismas tecnologías están respaldando el floreciente estudio del epigenoma. Con cada nuevo avance, nos acercamos a comprender los interruptores de encendido y apagado del genoma que pueden aumentar el rendimiento, combatir el estrés, mejorar el sabor o la nutrición, retrasar el deterioro o el envejecimiento e influir en muchas otras características.

El uso de la epigenética se ha vuelto más popular por otra razón: el entorno regulatorio más amigable para el usuario. Dado que los cambios epigenéticos ocurren de forma natural, el papel de la supervisión reguladora es menor que en los productos modificados genéticamente o transgénicos. El proceso epigenético no cambia el código genético, la única ingeniería es el método para inducir la activación o desactivación de un gen.

Y hay avances en la aplicación de incentivos epigenéticos de manera acelerada, mucho más rápido que las técnicas de reproducción convencionales. Sound Agriculture, por ejemplo, tiene una estrategia nueva y relativamente simple basada en oligonucleótidos para silenciar epigenéticamente genes individuales. (Sound Ag es otra de las inversiones seleccionadas de TechAccel y un socio en estudios de prueba de concepto en uvas).

Nuevas fronteras para la epigenética

La combinación de nuevos métodos avanzados de activación o silenciamiento de genes, la disponibilidad de secuenciación de alta velocidad para el análisis fenotípico y la probabilidad de una vía reguladora más simple para comercializar son factores que hacen que la epigenética sea tan prometedora.

Más allá de eso, hay un amplio horizonte de oportunidades, con trabajos en progreso en muchas áreas para beneficio social y ambiental:

Agricultura: Ya se han logrado avances significativos en la comprensión del uso de modificaciones epigenéticas para mejorar la resistencia de una planta a los patógenos y el estrés, haciéndola más hábil para adaptarse al calor y la sequía. El ARNi, que ya he mencionado, se ha aplicado con éxito para aumentar el contenido de proteínas, eliminar los almidones, aumentar los flavonoides e impartir beneficios pesticidas.

En nuestros propios programas de epigenética, nos centramos en dos cultivos: las fresas, que son notoriamente vulnerables a los patógenos del suelo y tienen un alcance ambiental limitado, y la canola. En la fresa, la selección epigenética, junto con la selección para la estabilidad ambiental, mayor resistencia a enfermedades y fenotipos adicionales, es una alternativa atractiva sin OGM para mejorar rasgos complejos. En canola, un cultivo de creciente importancia (la demanda mundial se estima en 250 millones de toneladas para 2025, frente a 150 millones en 2015), nos estamos enfocando en mejorar los rendimientos.

Acuicultura: La investigación está explorando métodos de uso de la epigenética para conferir tolerancia al calor a los arrecifes de coral, así como para mejorar la alimentación y seleccionar rasgos de adaptación a patógenos, enfermedades y los impactos del cambio climático. La idea es adaptar los peces a sus entornos de acuicultura, y así maximizar la producción comercial de forma segura, eficiente y sostenible.

Salud animal: La nutrición del ganado es un área emergente para la investigación epigenética, que examina formas de ayudar a los animales a aumentar su absorción de nutrientes o procesar mejor sus alimentos. Además, la aplicación general de la epigenética para inducir los rasgos deseados es un área importante de descubrimiento. Como se señaló en un artículo reciente de la revista Frontiers, “La epigenética también es de interés en la cría de animales porque puede ayudar a identificar algunas de las causas faltantes y la heredabilidad falta de rasgos y enfermedades complejas.

Además de estas áreas de investigación, las aplicaciones para la salud humana – en nutrición de precisión y medicinas personalizadas, monitoreo de enfermedades y tratamientos terapéuticos (epidrogas) – se modelarán casi con certeza para otras especies de plantas y animales.

Es por eso que los avances epigenéticos merecen más atención por parte de investigadores, inversores y consumidores. Vale la pena educar a los consumidores sobre las oportunidades de la epigenética como herramienta para desarrollar la resiliencia al cambio climático. Depende de nosotros utilizar todas las herramientas disponibles para mejorar nuestro suministro de alimentos de una manera que alimente, sostenga y proteja nuestro planeta. La carrera está en marcha.

Laura Suarez

Geek, tengo más de 16 años de experiencia en desarrollo web y también me he expandido a publicaciones impresas, medios y publicidad. Siempre trato de desafiarme a mí mismo para lograr las ambiciones que anhelo. Si desea saber más, póngase en contacto.

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