Investigadores de la Academia China de Ciencias desarrollaron un sistema que aumenta la eficiencia de las modificaciones del ADN en tomate, soja y colza, superando algunas limitaciones de la tecnología prime editing.
Redacción: Redacción Mundo Agropecuario BET
Editor: Eduardo Schmitz
Un equipo de científicos de la Academia China de Ciencias desarrolló SmartPE, un nuevo sistema de edición genética que permite introducir modificaciones precisas en el ADN de plantas dicotiledóneas con una eficiencia considerablemente superior a la de los métodos convencionales. La investigación, publicada el 28 de octubre de 2026 en la revista científica Nature Plants, presenta resultados experimentales en tomate, soja, colza y Arabidopsis, especies de gran interés para la biotecnología vegetal.
El trabajo fue dirigido por la profesora Caixia Gao, del Instituto de Genética y Biología del Desarrollo de la Academia China de Ciencias, y aborda uno de los principales obstáculos que todavía dificultan la utilización de la edición genética de precisión en numerosos cultivos agrícolas: la baja proporción de células que incorporan correctamente las modificaciones deseadas.
Los investigadores consiguieron aumentar la actividad de edición mediante cambios en el diseño de las moléculas que guían el proceso y mediante la optimización de componentes del sistema molecular. En determinadas condiciones experimentales, SmartPE alcanzó eficiencias de hasta el 32 % y permitió realizar modificaciones que los procedimientos convencionales conseguían con mucha menor frecuencia.
Por qué la edición genética de precisión necesita mayor eficiencia
La tecnología prime editing constituye una evolución de las herramientas CRISPR utilizadas para modificar secuencias específicas del genoma. A diferencia de otros procedimientos, permite introducir sustituciones de bases, pequeñas inserciones y eliminaciones sin necesidad de provocar una rotura completa de las dos cadenas del ADN ni utilizar una plantilla donante externa.
Esta característica resulta especialmente interesante para el mejoramiento vegetal, porque permite realizar modificaciones genéticas definidas sin depender exclusivamente de la desactivación de genes.
Sin embargo, su funcionamiento presenta diferencias importantes entre especies vegetales. Mientras determinadas aplicaciones han mostrado resultados satisfactorios en plantas monocotiledóneas, la eficiencia puede ser reducida y variable en dicotiledóneas como el tomate, la soja y la colza.
La dificultad no consiste únicamente en identificar el fragmento del ADN que debe modificarse. También es necesario conseguir que la maquinaria molecular complete correctamente la edición y que la célula conserve la secuencia genética deseada.
Este desafío forma parte de una línea de investigación más amplia sobre estrategias para aumentar la eficiencia de la edición genética en cultivos, donde distintos equipos científicos están optimizando las herramientas disponibles para reducir las limitaciones técnicas del mejoramiento molecular.
SmartPE modifica el funcionamiento de las guías genéticas
La principal innovación de SmartPE consiste en introducir diferencias deliberadas entre determinadas secuencias de las moléculas guía y el ADN que se pretende modificar.
En los sistemas prime editing se utilizan moléculas conocidas como pegRNA, que orientan la maquinaria molecular hacia una región específica del genoma y contienen la información necesaria para introducir el cambio genético.
Estas guías incorporan una región denominada plantilla de transcriptasa inversa, o RTT, que participa en la generación de la nueva secuencia de ADN.
Los investigadores comprobaron que introducir determinados desajustes de bases en las plantillas RTT de dos pegRNA podía aumentar notablemente la actividad de edición.
Antes de establecer esta estrategia, el equipo evaluó elementos reguladores destinados a incrementar la expresión de la maquinaria genética. Uno de ellos, denominado START, elevó aproximadamente 2,1 veces los niveles de transcripción y aumentó alrededor de 1,8 veces la eficiencia de edición en cuatro regiones del genoma de Arabidopsis.
Posteriormente, los científicos comprobaron que utilizar dos guías convencionales no bastaba para conseguir la mejora buscada. La introducción de desajustes complementarios en sus plantillas RTT produjo resultados mucho más favorables.
Con esta modificación, la actividad media de edición en cuatro objetivos experimentales aumentó más de seis veces y alcanzó aproximadamente el 10 %.
La posición de los cambios moleculares determina los resultados
Uno de los hallazgos más relevantes fue comprobar que la ubicación de los desajustes dentro de las plantillas genéticas influye directamente en la eficiencia del procedimiento.
Los investigadores observaron que los desajustes consecutivos o separados por intervalos de tres pares de bases proporcionaban los mejores resultados, con eficiencias de hasta el 20 % en las condiciones estudiadas.
Por el contrario, cuando las separaciones alcanzaban seis pares de bases o más, la actividad disminuía considerablemente.
También identificaron diferencias relacionadas con la posición de estas modificaciones. Los desajustes situados en los extremos de la ventana de edición favorecieron el proceso, mientras que los introducidos en la región central no produjeron mejoras equivalentes.
Estos resultados sugieren que la distribución de los desajustes puede influir en el inicio de la transcripción inversa, una etapa fundamental para incorporar la nueva información genética.
El equipo también examinó la participación de los mecanismos celulares de reparación del ADN. Los experimentos indicaron que SmartPE podría aprovechar rutas moleculares diferentes de las utilizadas por otras estrategias de edición, aunque todavía se necesita investigación para comprender completamente su funcionamiento.
Resultados experimentales en tomate, soja y colza
La eficacia del sistema fue evaluada en diferentes especies vegetales mediante experimentos con protoplastos, células a las que se ha retirado la pared celular para facilitar determinadas manipulaciones de laboratorio.
En tomate, seis de los nueve objetivos genéticos examinados superaron el 10 % de eficiencia de edición.
En soja, nueve de los once objetivos evaluados alcanzaron eficiencias superiores al 5 %, mientras que en colza los cinco objetivos analizados registraron valores cercanos o superiores al 10 %.
Estas cifras adquieren relevancia porque la edición convencional mostraba una actividad muy reducida en algunos de los mismos objetivos.
Los investigadores también utilizaron sustituciones sinónimas, modificaciones del ADN que no alteran el aminoácido codificado, para facilitar la introducción de cambios genéticos específicos.
Mediante esta estrategia consiguieron generar sustituciones de un único aminoácido en objetivos genéticos de tomate y soja, con eficiencias entre 1,6 y 11,1 veces superiores a las obtenidas con los procedimientos de referencia.
El avance complementa otras investigaciones sobre modificaciones genéticas dirigidas a características bioquímicas de las plantas, aunque SmartPE se concentra principalmente en mejorar la precisión y la eficiencia de la herramienta molecular, no en presentar una nueva variedad agrícola comercial.
Ediciones estables y nuevas posibilidades para el mejoramiento vegetal
Además de los ensayos celulares, los científicos realizaron experimentos de transformación estable para determinar si las modificaciones podían incorporarse a materiales vegetales experimentales.
En raíces transformadas de tomate, SmartPE produjo ediciones homocigotas en el 7,3 % de los casos y heterocigotas en el 12,5 % en una región genética denominada SlOR2.
Con la edición convencional, los investigadores obtuvieron únicamente un 1 % de modificaciones heterocigotas, además de materiales quiméricos, en los que no todas las células presentan la misma modificación genética.
El sistema también permitió insertar secuencias específicas de ADN, incluidos marcadores FLAG, elementos potenciadores y sitios de recombinación, en experimentos con Arabidopsis y tomate.
En determinadas condiciones, estas inserciones alcanzaron una eficiencia de hasta el 32 %, mientras que la edición simultánea de dos objetivos registró un 17 %.
Los resultados muestran que SmartPE puede utilizarse no solamente para sustituir bases individuales, sino también para introducir componentes genéticos definidos sin dejar modificaciones adicionales no deseadas en la región editada.
En soja, sin embargo, los experimentos de transformación estable todavía produjeron materiales quiméricos. Esta limitación indica que el sistema necesita nuevas optimizaciones antes de alcanzar resultados equivalentes en todas las especies evaluadas.
Una herramienta con aplicaciones potenciales en biotecnología agrícola
La posibilidad de introducir modificaciones precisas en cultivos dicotiledóneos tiene implicaciones importantes para los programas de investigación genética y mejoramiento vegetal.
Tomate, soja y colza representan sistemas agrícolas en los que la identificación y modificación de genes puede contribuir al estudio de características relacionadas con la resistencia a enfermedades, la calidad del producto y la adaptación a condiciones ambientales.
Sin embargo, el estudio no demuestra que SmartPE haya generado nuevas variedades comerciales con esas características. Su principal contribución consiste en mejorar el funcionamiento de la tecnología utilizada para modificar el genoma.
En ese sentido, el trabajo se relaciona con otras aplicaciones recientes de la edición genética mediante sistemas CRISPR diseñados con inteligencia artificial, que muestran cómo distintas innovaciones moleculares están ampliando las herramientas disponibles para investigar y modificar plantas cultivadas.
La diferencia es que SmartPE se concentra específicamente en superar las limitaciones de prime editing en dicotiledóneas mediante una estrategia de diseño de guías y optimización molecular.
Los resultados también ofrecen criterios experimentales para decidir cómo distribuir los desajustes dentro de las plantillas RTT, una información que podría facilitar el diseño de nuevas herramientas para diferentes especies y objetivos genéticos.
La investigación representa, por tanto, un avance metodológico que todavía debe superar etapas adicionales de validación. Será necesario comprobar la estabilidad de las modificaciones, su transmisión hereditaria cuando corresponda y el comportamiento de las plantas editadas durante su desarrollo.
También deberán evaluarse los resultados en variedades agrícolas y condiciones experimentales diferentes, especialmente en aquellas especies donde la regeneración de plantas completas continúa siendo una dificultad técnica.
El estudio publicado en Nature Plants proporciona una base experimental para continuar perfeccionando la edición genética de precisión y ampliar su aplicación en cultivos que hasta ahora presentaban respuestas limitadas a esta tecnología.
Fuentes referenciales:
Nature Plants — SmartPE enables efficient prime editing in dicot crops (2026)
Academia China de Ciencias — Scientists develop new system to boost prime editing in dicot plants (30 de octubre de 2026)
