El c¨®digo gen¨¦tico, la tercera gran revoluci¨®n de los tiempos modernos

Jennifer Doudna no era capaz de conciliar el sue?o. Berkeley, la instituci¨®n universitaria de la que se hab¨ªa convertido en una superestrella gracias al papel que hab¨ªa desempe?ado en la invenci¨®n de la t¨¦cnica de edici¨®n gen¨¦tica conocida como CRISPR, hab¨ªa echado el cierre al campus debido a la pandemia del coronavirus, que se expand¨ªa a gran velocidad. En contra de su propio criterio, hab¨ªa llevado en coche a su hijo Andy, en el ¨²ltimo a?o de secundaria en aquel momento, hasta la estaci¨®n de tren para que pudiera ir a Fresno, con el fin de asistir a un concurso de fabricaci¨®n de robots. Sin embargo, a las dos de la madrugada despert¨® a su marido y lo inst¨® a que volviesen a por ¨¦l antes de que comenzase el certamen, momento en que m¨¢s de mil doscientos ni?os y profesores se reunir¨ªan en un centro de convenciones cerrado. Se vistieron, subieron al coche, fueron en busca de una gasolinera abierta y condujeron hasta all¨ª durante tres horas. Andy, hijo ¨²nico, no se alegr¨® mucho de verlos, pero lo convencieron de que hiciese el equipaje y regresase con ellos a casa. Mientras caminaban hacia el aparcamiento, el chico recibi¨® un mensaje de texto de la organizaci¨®n: ??Concurso de rob¨®tica cancelado! ?Que todo el mundo abandone el lugar de inmediato!?.

Doudna recuerda que fue en aquel momento cuando comprendi¨® que el mundo que la rodeaba, as¨ª como el mundo de la ciencia, hab¨ªa cambiado. El Gobierno titubeaba con la respuesta a la COVID, de forma que era el momento de que profesores y estudiantes de posgrado cogiesen los tubos de ensayo y alzasen las pipetas para apresurarse a hacer el trabajo. Al d¨ªa siguiente, el viernes 13 de marzo de 2020, organiz¨® una reuni¨®n con sus colegas de Berkeley y otros cient¨ªficos del ¨¢rea de la bah¨ªa para hablar de cu¨¢l era la funci¨®n que deb¨ªan asumir. Un pu?ado de ellos acudi¨® al ahora abandonado campus universitario para confluir en el estilizado edificio de piedra y cristal en el que se encontraba su laboratorio. Las sillas de la sala de conferencias de la planta baja estaban muy pegadas, de manera que lo primero que hicieron fue separarlas un par de metros. Despu¨¦s, se conectaron a un sistema de videocomunicaciones para que otros cincuenta investigadores de las universidades aleda?as pudiesen participar v¨ªa Zoom. Doudna, de pie y al frente de la sala para poder dirigirse a todo el mundo, hizo gala de una vehemencia que, en general, permanec¨ªa velada, tras un semblante de aparente calma. ?Esto no es algo a lo que los investigadores nos dediquemos normalmente ¡ªles dijo¡ª. Debemos estar en todo momento un paso por delante.?

Ten¨ªa sentido que un equipo que iba a enfrentarse al virus estuviese dirigido por una pionera de la CRISPR, pues la herramienta para la edici¨®n de los genes que Doudna y otros hab¨ªan desarrollado en 2012 se fundamentaba en un truco que las bacterias han estado utilizando para combatir a los virus desde hace m¨¢s de mil millones de a?os. En su ADN hay una serie de secuencias repetidas y agrupadas, lo que se conoce como CRISPR, que pueden recordar y m¨¢s adelante destruir a los virus que las atacan. En otras palabras, se trata de un sistema inmune que puede adaptarse para combatir cada nueva oleada de virus, justo lo que los seres humanos necesitamos en un momento en que nos hallamos asolados, como si estuvi¨¦ramos en plena Edad Media, a causa de unas epidemias v¨ªricas recurrentes.

Ten¨ªa sentido que un equipo que iba a enfrentarse al virus estuviese dirigido por una pionera de la CRISPR

Siempre preparada y met¨®dica, Doudna pas¨® una serie de diapositivas en las que se presentaban distintas opciones con las que podr¨ªan encargarse del coronavirus. Ejerc¨ªa su liderazgo mediante la escucha atenta. Aunque se hab¨ªa convertido en una celebridad cient¨ªfica, la gente se sent¨ªa c¨®moda al colaborar con ella, que hab¨ªa llegado a ser una maestra en el arte de trabajar con los plazos m¨¢s ajustados y, aun as¨ª, encontrar tiempo para empatizar con los dem¨¢s.

Al primer equipo que junt¨® le encomend¨® la tarea de montar un laboratorio de pruebas del coronavirus. Uno de los responsables a quien puso a cargo era Jennifer Hamilton, una posdoctoranda que solo unos meses antes hab¨ªa dedicado todo un d¨ªa a ense?arme a utilizar la CRISPR para editar genes humanos. Me qued¨¦ encantado, aunque tambi¨¦n un poco desconcertado, al ver lo f¨¢cil que era. ?Hasta yo pod¨ªa hacerlo!

A otro equipo se le encomend¨® la misi¨®n de desarrollar nuevos tipos de pruebas para el coronavirus con base en la CRISPR. La inclinaci¨®n de Doudna hacia las iniciativas comerciales vino de perlas. Tres a?os antes, hab¨ªa fundado una empresa junto con dos de sus estudiantes de posgrado para utilizar la CRISPR como herramienta de detecci¨®n de enfermedades v¨ªricas.

Al poner en marcha esta labor con el fin de ingeniar nuevas pruebas para detectar la presencia de coronavirus, Doudna abr¨ªa un nuevo frente en su encarnizado pero fruct¨ªfero conflicto con un competidor del otro lado del pa¨ªs, el investigador Feng Zhang, un encantador joven nacido en China y criado en Iowa que desempe?aba sus tareas en el Instituto Broad del MIT y Harvard y que hab¨ªa sido su rival en la carrera de 2012 por convertir la CRISPR en una herramienta de edici¨®n gen¨¦tica. Desde entonces, se hab¨ªan obstinado en una impetuosa competici¨®n por hacer descubrimientos cient¨ªficos y formar empresas que girasen en torno a la CRISPR. Ahora, con el estallido de la pandemia, se iban a enzarzar en una nueva carrera, cuyo acicate no ser¨ªa el de la obtenci¨®n de patentes, sino el deseo de hacer el bien.

Lo que nadie puso en duda fue la perspectiva a largo plazo de efectuar modificaciones hereditarias en los seres humanos mediante la CRISPR, las cuales har¨ªan a nuestra prole, y en general a toda nuestra descendencia, vulnerable a las infecciones v¨ªricas

Doudna puso en marcha diez proyectos, propuso un responsable para cada uno y pidi¨® a los dem¨¢s que se repartiesen en los distintos equipos. Deb¨ªan emparejarse con alguien que pudiese llevar a cabo las mismas tareas, de manera que se estableciera una especie de sistema de promoci¨®n en el campo de batalla por el que, si alguien se ve¨ªa afectado por el virus, otra persona pudiese hacerse cargo de inmediato de su trabajo. La colaboraci¨®n entre los equipos se materializar¨ªa mediante Zoom y Slack.

¡ªMe gustar¨ªa que todo el mundo se pusiese manos a la obra lo antes posible ¡ªdijo¡ª; en serio, lo antes posible.

¡ªNo se preocupe ¡ªrespondi¨® uno de los participantes¡ª; no ten¨ªamos planeado ir de viaje a ninguna parte.

Lo que nadie puso en duda fue la perspectiva a largo plazo de efectuar modificaciones hereditarias en los seres humanos mediante la CRISPR, las cuales har¨ªan a nuestra prole, y en general a toda nuestra descendencia, vulnerable a las infecciones v¨ªricas. Semejantes mejoras gen¨¦ticas podr¨ªan suponer una alteraci¨®n irreparable de la especie humana.

¡ªEso es cosa de ciencia ficci¨®n ¡ªasever¨® Doudna con desd¨¦n cuando saqu¨¦ el tema tras la reuni¨®n. Yo estaba de acuerdo, ser¨ªa un poco como Un mundo feliz o Gattaca. Sin embargo, como suele ocurrir con la buena ciencia ficci¨®n, algunos aspectos ya se hab¨ªan hecho realidad. En noviembre de 2018, un joven cient¨ªfico chino que hab¨ªa asistido a algunas de las conferencias de Doudna sobre la edici¨®n de genes recurri¨® a la CRISPR para modificar embriones y eliminar un gen que codifica un receptor para el VIH, el virus causante del sida. De ellos nacieron dos hermanas gemelas, las primeras ?beb¨¦s de dise?o? de toda la historia.

La vida llevaba evolucionando en este planeta desde hac¨ªa m¨¢s de tres mil millones de a?os y, de repente, una especie (la nuestra) hab¨ªa desarrollado el talento y la osad¨ªa de controlar su propio futuro gen¨¦tico

De inmediato se sigui¨® un arrebato de admiraci¨®n, y luego cierta conmoci¨®n. Cundi¨® la agitaci¨®n y comenzaron a reunirse comit¨¦s por todas partes. La vida llevaba evolucionando en este planeta desde hac¨ªa m¨¢s de tres mil millones de a?os y, de repente, una especie (la nuestra) hab¨ªa desarrollado el talento y la osad¨ªa de controlar su propio futuro gen¨¦tico. Reinaba la sensaci¨®n de que se hab¨ªa traspasado el umbral a una nueva era, quiz¨¢ ?un mundo feliz?, como cuando Ad¨¢n y Eva mordieron la manzana o cuando Prometeo rob¨® el fuego a los dioses.

Esta capacidad reci¨¦n hallada de editar nuestros genes arroja una serie de preguntas fascinantes. ?Debemos modificar a nuestra propia especie para hacernos menos susceptibles a virus mortales? ?Ser¨ªa un maravilloso don!, ?no es cierto? ?Y recurrir a la edici¨®n gen¨¦tica para eliminar des¨®rdenes graves como la enfermedad de Huntington, la anemia de c¨¦lulas falciformes o la fibrosis qu¨ªstica? Tambi¨¦n suena bastante bien. ?Y si hablamos de sordera o ceguera? ?O de la baja estatura? ?O de la depresi¨®n? Reflexionemos... ?C¨®mo deber¨ªamos pensar en todo esto? Dentro de unas pocas d¨¦cadas, si llega a ser posible y seguro, ?deber¨ªa permitirse a los padres mejorar el cociente intelectual o la musculatura de sus hijos?, ?o decidir el color de los ojos, el de la piel o la altura?

?Demasiadas cosas! Vamos a detenernos un momento, antes de escurrirnos hasta el final de esta cuesta tan resbaladiza. ?Qu¨¦ ocurrir¨ªa con la diversidad de nuestras sociedades? Si ya no estamos sujetos a la aleatoriedad de la loter¨ªa natural en lo que respecta a nuestras dotaciones gen¨¦ticas, ?implicar¨¢ esto una reducci¨®n de la empat¨ªa y la capacidad de aceptaci¨®n? Si las ofertas del supermercado gen¨¦tico no son gratuitas (y no lo ser¨¢n), ?supondr¨¢ esto un importante aumento de la desigualdad? En definitiva, ?codificar¨¢ de hecho y de forma permanente a la especie humana? Dados estos problemas, ?habr¨ªan de dejarse tales decisiones al criterio de cada individuo o es la sociedad en conjunto la que debe hablar? Quiz¨¢ sea conveniente que demos forma a algunas normas.

Y cuando hablo en primera persona del plural me refiero a ?todo el mundo?, incluidos ustedes y yo. Resolver si se deben, y cu¨¢ndo, modificar o no los genes humanos ser¨¢ una de las cuestiones m¨¢s relevantes del siglo xxi, de manera que creo que entender c¨®mo se hace puede resultar ¨²til. Asimismo, las olas recurrentes de epidemias v¨ªricas hacen que sea importante comprender la ciencia de la vida. Profundizar en el modo en que algo funciona produce una gran satisfacci¨®n, en especial cuando ese algo somos nosotros. Doudna lo saboreaba, y el resto de las personas tambi¨¦n podemos hacerlo. Sobre eso trata este libro.

La invenci¨®n de la CRISPR y la epidemia de la COVID-19 vienen a acelerar la transici¨®n hacia la tercera gran revoluci¨®n de los tiempos modernos. Este conjunto de revoluciones ha tenido como desencadenante el descubrimiento sucesivo de los tres n¨²cleos fundamentales de nuestra existencia (el ¨¢tomo, el bit y el gen), siguiendo una cadena que se puso en marcha hace ya un siglo.

La primera mitad del siglo XX, con los art¨ªculos que Albert Einstein public¨® en 1905 sobre la relatividad y la teor¨ªa cu¨¢ntica como punta de lanza, conocer¨ªa una revoluci¨®n encabezada por la f¨ªsica. En las cinco d¨¦cadas que siguieron a ese a?o milagroso, dichas teor¨ªas se saldaron con la bomba at¨®mica y la energ¨ªa nuclear, los transistores y las naves espaciales, el l¨¢ser y los radares.

Si las ofertas del supermercado gen¨¦tico no son gratuitas (y no lo ser¨¢n), ?supondr¨¢ esto un importante aumento de la desigualdad?

La segunda mitad del siglo fue la de la era de la tecnolog¨ªa inform¨¢tica, fundamentada en la idea de que toda informaci¨®n puede codificarse en unos d¨ªgitos binarios conocidos como bits y de que todo proceso l¨®gico se puede ejecutar mediante circuitos con un sistema de conmutaci¨®n de encendido y apagado. En la d¨¦cada de 1950, se desarrollaron los microchips, los ordenadores e internet. Cuando estas tres innovaciones se combinaron, la revoluci¨®n digital cobr¨® vida.

Ahora hemos entrado en una tercera era, puede que incluso m¨¢s trascendental, la de la revoluci¨®n de las ciencias de la vida. A los ni?os que estudian el c¨®digo digital, vendr¨¢n a unirse los que estudien el c¨®digo gen¨¦tico.

Cuando Doudna estaba en los primeros a?os de carrera, en la d¨¦cada de 1990, otros bi¨®logos estaban en la carrera de trazar el mapa de los genes que hay codificados en el ADN. No obstante, a ella le parec¨ªa m¨¢s interesante el hermano menos ilustre del ADN, el ARN, la mol¨¦cula celular que se encarga de hacer el trabajo de copiar algunas de las instrucciones contenidas en el ADN y traducirlas en prote¨ªnas. Su af¨¢n por entender el ARN la condujo a una cuesti¨®n m¨¢s fundamental, a saber, la de c¨®mo empez¨® la vida. Se dedic¨® a estudiar unas mol¨¦culas de ARN que pod¨ªan copiarse a s¨ª mismas, lo que abr¨ªa la puerta a la posibilidad de que ya hubiesen comenzado a reproducirse en el guiso de la qu¨ªmica planetaria de hace cuatro mil millones de a?os, antes de que el ADN ni tan siquiera existiese.

Como figura de la bioqu¨ªmica dedicada a estudiar las mol¨¦culas de la vida en Berkeley, puso el foco en desentra?ar la estructura de aquellas. Si se est¨¢ haciendo de detective, las pistas m¨¢s b¨¢sicas a la hora de atar los cabos biol¨®gicos vienen de descubrir c¨®mo los giros y plegamientos de una mol¨¦cula determinan el modo en que interact¨²a con otras. En el caso de Doudna, esto significaba estudiar la estructura del ARN, un trabajo con ecos del que Rosalind Franklin hab¨ªa llevado a cabo con el ADN, del que se valieron James Watson y Francis Crick para descubrir la estructura de doble h¨¦lice del ADN en 1953. Sin ir m¨¢s lejos, Watson, un personaje complejo, tuvo una gran influencia en la vida de Doudna.

Hemos entrado en una tercera era, puede que incluso m¨¢s trascendental, la de la revoluci¨®n de las ciencias de la vida. A los ni?os que estudian el c¨®digo digital, vendr¨¢n a unirse los que estudien el c¨®digo gen¨¦tico

Los conocimientos de Doudna sobre el ARN motivaron la llamada de un bi¨®logo de Berkeley que estaba estudiando el sistema CRISPR que desarrollaban las bacterias en su lucha contra los virus. Como muchos de los descubrimientos en ciencia fundamental, result¨® tener aplicaciones pr¨¢cticas. Algunas eran bastante ordinarias, como la protecci¨®n de los cultivos de las bacterias del yogur, pero, en 2012, Doudna y otros resolvieron un nuevo uso, en este caso de importancia capital, a saber, hacer de la CRISPR una herramienta de edici¨®n gen¨¦tica.

En la actualidad, la CRISPR se utiliza para tratar la anemia de c¨¦lulas falciformes, algunos tipos de c¨¢ncer y la ceguera. Y, en 2020, Doudna y los equipos que hab¨ªa formado comenzaron a indagar en c¨®mo se podr¨ªa detectar y destruir el coronavirus con ayuda de esta herramienta.

¡ªLas CRISPR evolucionaron en las bacterias debido a su guerra contra los virus, que ven¨ªa de largo ¡ªsostiene Doudna¡ª. Los seres humanos no tenemos tiempo para esperar a que en nuestras propias c¨¦lulas evolucione una resistencia natural para este virus, as¨ª que debemos poner a funcionar todo nuestro ingenio para hallar la soluci¨®n. ?No es oportuno que una de las herramientas con las que contamos sea ese mismo y antiguo sistema inmune bacteriano al que llamamos CRISPR? Vista as¨ª, la naturaleza es hermosa.

As¨ª es. Y recuerden esas palabras, ?la naturaleza es hermosa?; se trata de otro de los temas de este libro.

Hay otros jugadores estrella en el campo de la edici¨®n gen¨¦tica. La mayor¨ªa de ellos merecen ser objeto de biograf¨ªas o incluso de pel¨ªculas. (El gancho de cara al p¨²blico ser¨ªa ?Una mezcla entre Una mente maravillosa y Parque Jur¨¢sico?.) Todos interpretan un papel importante en esta obra, porque tambi¨¦n quiero mostrar que la ciencia es un deporte de equipo. No obstante, eso no ser¨¢ ¨®bice para evidenciar, asimismo, el impacto que un jugador perseverante, considerablemente inquisitivo, obstinado y atrevido puede tener. Con una sonrisa que a veces (aunque no siempre) enmascaraba el recelo que se averiguaba en su mirada, Jennifer Doudna lleg¨® a convertirse en un importante personaje central. Posee el instinto de la colaboraci¨®n, como ocurre con cualquier cient¨ªfico, pero tambi¨¦n tiene enraizada en el car¨¢cter una vena competitiva, como ocurre con cualquier gran innovador. En general, controla las emociones de manera estudiada, por lo que no se toma muy en serio su estatus de estrella.

Por encima de todo, quisiera transmitir la importancia de la ciencia fundamental, es decir, aquellas indagaciones motivadas por la simple curiosidad antes que orientadas a una aplicaci¨®n pr¨¢ctica

La historia de su vida ¡ªcomo investigadora, ganadora del Premio Nobel y pensadora en el campo de las pol¨ªticas p¨²blicas¡ª conecta la epopeya de la CRISPR con hilos hist¨®ricos mayores, incluido el del papel de las mujeres en la ciencia. Su trabajo tambi¨¦n ilustra, como lo hizo el de Leonardo da Vinci, que la clave de la innovaci¨®n es enlazar la curiosidad por la ciencia fundamental con el trabajo m¨¢s pr¨¢ctico de idear herramientas que se puedan emplear en nuestra vida, esos descubrimientos transformadores que van de la mesa del laboratorio directos al jard¨ªn de casa.

Al contar esa historia, espero ofrecer tambi¨¦n un primer plano de c¨®mo funciona la ciencia. ?Qu¨¦ es lo que ocurre en realidad en un laboratorio? ?Hasta qu¨¦ punto los descubrimientos dependen del genio individual y hasta qu¨¦ punto resulta m¨¢s cr¨ªtico el trabajo en equipo? ?Ha venido la competici¨®n por los premios y patentes a socavar las posibilidades de colaboraci¨®n?

Por encima de todo, quisiera transmitir la importancia de la ciencia fundamental, es decir, aquellas indagaciones motivadas por la simple curiosidad antes que orientadas a una aplicaci¨®n pr¨¢ctica. Este tipo de investigaciones sobre los prodigios de la naturaleza siembra las semillas, no pocas veces de forma impredecible, para ulteriores innovaciones.3 La investigaci¨®n sobre la f¨ªsica del estado s¨®lido, en un momento dado, llev¨® a la invenci¨®n del transistor y de los microchips. Asimismo, el estudio de un sorprendente m¨¦todo por el que las bacterias luchan contra los virus condujo al desarrollo de unas herramientas y t¨¦cnicas de edici¨®n gen¨¦tica de las que los seres humanos se pueden valer en su propia lucha contra los virus.

Se trata de una historia entrecruzada por una serie de grandes preguntas, desde los or¨ªgenes de la vida hasta el futuro de la especie humana, la cual comienza con una estudiante de sexto grado a quien le encantaba buscar plantas ?dormilonas? y otros fen¨®menos fascinantes entre las rocas volc¨¢nicas de Haw¨¢i, y que un d¨ªa, al llegar a casa del colegio, encontr¨® sobre su cama un libro de detectives que intentaban descubrir lo que denominaban, no de forma muy exagerada, ?el secreto de la vida?.

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