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La revisión de Nature Plants explora el estado actual y el futuro de la tecnología CRISPR en cultivos

julio 21, 2019
Redaccion

A menudo se piensa que CRISPR es una «tijera molecular» utilizada para la reproducción de precisión para cortar el ADN de modo que se pueda eliminar, reemplazar o editar un determinado rasgo, pero Yiping Qi, profesor asistente de Ciencia de Plantas y Arquitectura del Paisaje en la Universidad de Maryland, es Mirando más allá de estas aplicaciones tradicionales en su última publicación en Nature Plants

por la Universidad de Maryland

En esta revisión exhaustiva, Qi y sus coautores en su laboratorio exploran el estado actual de CRISPR en cultivos, y cómo los científicos pueden usar CRISPR para mejorar las técnicas de reproducción tradicionales de manera no tradicional, con el objetivo de garantizar la seguridad alimentaria y nutricional global y alimentar a una población en crecimiento Ante el cambio climático, las enfermedades y las plagas.

Con este nuevo documento, Qi destaca los logros recientes en la aplicación de CRISPR al mejoramiento de cultivos y las formas en que estas herramientas se han combinado con otros métodos de mejoramiento para lograr objetivos que pueden no haber sido posibles en el pasado. Su objetivo es dar una idea de lo que CRISPR sostiene para el futuro, más allá del alcance de la edición básica de genes.

«Cuando la gente piensa en CRISPR, piensa en la edición del genoma, pero de hecho, CRISPR es realmente un sistema versátil que te permite identificar muchas cosas para apuntar, reclutar o promover ciertos aspectos que ya están en el ADN», dice Qi. . «Puede regular la activación o supresión de ciertos genes utilizando CRISPR no como una herramienta de corte, sino como una herramienta de unión para atraer activadores o represores para inducir rasgos».

Además, Qi analiza la posibilidad de reclutar proteínas que pueden ayudar a visualizar secuencias de ADN y el potencial para agrupar rasgos deseables en el genoma. «Yo llamo a este gen que baraja», dice Qi. «Esto está diseñado para acercar los genes de rasgos muy importantes entre sí para vincularlos física y genéticamente para que siempre se mantengan unidos en el cruzamiento tradicional, lo que facilita mucho la selección de cultivos con todos los rasgos que desee».

Estos son solo algunos de los ejemplos de direcciones futuras que Qi espera cultivar y atraer más atención con este documento. «Espero que esta revisión [en Nature Plants ] abra los ojos para demostrar que CRISPR ofrece mucho, yendo más allá del estado actual de la edición del genoma, pero también fuera de la edición para ver a dónde puede llevar todo el campo. El camino.»

Esto incluye el proceso de tomar aplicaciones CRISPR en animales y humanos y aplicarlas a cultivos de una manera que no se ha hecho antes. Por ejemplo, la tecnología CRISPR ya ha mejorado las pruebas de detección de genes y rasgos en la salud humana mediante el uso de una biblioteca de decenas de miles de moléculas guía que están diseñadas para atacar conjuntos de genes seleccionados a escala del genoma. Este sistema podría usarse potencialmente en plantas para detectar rasgos que contribuyen a la resistencia a las plagas y enfermedades, la capacidad de recuperación y el rendimiento de los cultivos. «Esto no solo ayuda con la reproducción, sino que también ayuda a categorizar el funcionamiento de los genes mucho más fácilmente», dice Qi. «En su mayoría, estos estudios se han realizado en células humanas, y los cultivos se están quedando atrás. Veo ese aspecto como un aspecto futuro de donde la ciencia de las plantas puede aprovechar algunas de estas diferentes aplicaciones, y mi laboratorio ya ha estado haciendo algo de este trabajo».

El laboratorio de Qi ha publicado varios artículos de investigación originales este año que destacan algunas de las diferencias para las aplicaciones CRISPR en células humanas y vegetales. A principios de este año en Molecular Plant, Qi, su estudiante graduado, pasantes y colaboradores publicaron los resultados que probaron el alcance y la especificidad de las múltiples variantes de Cas9 de CRISPR. El equipo de Qi trató de probar o refutar las afirmaciones hechas en humanos sobre la fidelidad y especificidad de estas herramientas en el arroz. «No todas las afirmaciones que se hacen para la funcionalidad CRISPR en humanos y animales van a ser verdaderas o aplicables en las plantas, por lo que estamos analizando qué funciona y qué podemos hacer para optimizar estas herramientas para los cultivos».

Otro artículo reciente en BMC Biology como parte de un esfuerzo de investigación colaborativa investigó la temperatura como un método para mejorar la eficiencia de la edición del genoma CRISPR Cas12a en arroz, maíz y Arabidopsis, que se encontró que necesitaba temperaturas más altas que las ambientales para aumentar la eficiencia de la edición. «Las células humanas siempre se mantienen a una temperatura más alta, lo que puede ser óptimo para que CRISPR funcione, pero es bastante caliente para las plantas», dice Qi. «Tenemos que explorar cómo esa temperatura juega un papel importante para las aplicaciones CRISPR en otras especies».

Qi también publicó el primer libro dedicado exclusivamente a la Edición del Genoma de Plantas con Sistemas CRISPR, destacando métodos y protocolos de vanguardia para trabajar con CRISPR en una variedad de cultivos.

«Este libro realmente está reuniendo aplicaciones específicas para muchos sistemas diferentes de plantas, como arroz, maíz, soya, tomates, papas, lechuga, zanahorias (lo que sea), para que las personas que trabajan en su propia planta de interés puedan encontrar algunos capítulos bastante relevante. Está diseñado como un libro de protocolo para su uso en el laboratorio, de modo que cualquier persona nueva en el campo pueda averiguar cómo trabajar con CRISPR en su planta particular «. Qi fue contactado por la editorial en el Reino Unido, Humana Press, para producir y editar el libro. Fue lanzado a principios de este año como parte de la serie de libros Métodos en biología molecular, una serie destacada y respetada en este campo.

«Cómo alimentar al mundo en el futuro: eso es lo que me motiva todos los días para ir a trabajar», dice Qi. «Tendremos 10 mil millones de personas para 2050, y ¿cómo podemos sostener el mejoramiento de los cultivos para alimentar a más personas de manera sostenible con el cambio climático y menos tierra? Realmente creo que la tecnología debería desempeñar un papel importante en eso».

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