La investigación de vanguardia se realiza en Asia y África, y pronto podría aplicarse en el Perú y Latinoamérica.

En el marco del Foro APEC 2024, la biotecnología emerge como una herramienta para duplicar la producción de cultivos, mejorar la calidad de los alimentos y generar competitividad en beneficio económico y social de países en vías de desarrollo. Este enfoque cobra especial relevancia en Perú, ya que enfrenta una preocupante situación de inseguridad alimentaria, con un 51.7% de la población afectada, según un informe de la FAO. En ese contexto, los científicos del Centro Internacional de la Papa (CIP), desde sus sedes en África y Asia, vienen realizando una investigación de vanguardia basada en la edición genética de este tubérculo andino, con el objetivo de generar cultivos más productivos, resistentes a diversas condiciones climáticas y capaces de repeler plagas o ser inmunes a enfermedades.

Con sede principal en Lima, Perú, el Centro Internacional de la Papa (CIP) es una organización sin fines de lucro que tiene presencia de investigación en más de 20 países de África, Asia y América Latina. En el reciente estudio de mejoramiento genético, que se realiza en la sede del CIP en Nairobi, capital de Kenia (África), los científicos desarrollan nuevas variedades de papa a partir de diferentes técnicas de ingeniería genética, entre las que destaca el sistema CRISPR/Cas9 (abreviatura de "repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas asociada a la proteína 9").

Adaptado a partir de un sistema de edición del genoma natural que las bacterias utilizan como defensa inmunitaria, el CRISPR-Cas9 es un instrumento de laboratorio que se usa para cambiar o modificar piezas del ADN de una célula, permitiendo "reescribir" el código de la vida. Este método utiliza una molécula de ARN (ácido ribonucleico) con un diseño especial para guiar una enzima, que se conoce como Cas9, hacia una secuencia específica del ADN.

Luego, la Cas9 corta las hebras de ADN en el lugar seleccionado y quita una pieza pequeña. Así, se produce un espacio en el ADN en donde se coloca una pieza nueva de ADN. Las tijeras genéticas CRISPR, utilizadas para la edición genómica, fueron descubiertas por la investigadora francesa Emmanuelle Charpentier y la estadounidense Jennifer A. Doudna, quienes fueron galardonadas con el Premio Nobel de Química 2020.

El CRISPR-Cas9 ha generado mucho entusiasmo en la comunidad científica porque es más rápido, barato, preciso y eficiente que otros métodos de edición del genoma.

¿Qué es la edición genética?

De acuerdo con la fundación Instituto Roche, la edición genómica —también conocida como edición genética— es una técnica de ingeniería genética que permite a los investigadores modificar el ADN de las células u organismos para insertar, eliminar o modificar un gen o secuencia de genes y, de esta forma, silenciar, mejorar o cambiar las características del gen.

La edición génica tiene un enorme potencial en múltiples campos, como el desarrollo de fármacos, cirugía génica, modelos animales, medicina, alimentación, biocombustibles, entre otros. En el sector agroindustrial, la biotecnología basada en la manipulación genética permite producir variedades de cultivos agrícolas más resistentes a herbicidas, plagas, enfermedades y, en general, promete incorporar características deseadas por los agricultores, tales como tolerancia a sequía y heladas, y mejores cualidades nutritivas, como una mayor concentración de hierro y zinc.

La edición del genoma es un tipo de ingeniería genética en la que el ADN se altera en el genoma de una célula u organismo vivo usando nucleasas modificadas genéticamente o "tijeras moleculares". Estas nucleasas crean roturas de doble cadena específicas de sitio en ubicaciones deseadas en el genoma. Las roturas inducidas de doble cadena se reparan a través de los sistemas de reparación de “non homology en joining” (NHEJ) o la recombinación homóloga (HR), dando como resultado mutaciones dirigidas.

En entrevista con la Agencia Andina, Hugo Campos de Quiroz, director general adjunto para la Investigación y Desarrollo del CIP, explicó que la edición genética es un método natural que solo incorpora genes de una misma especie vegetal, a diferencia del proceso de transgénesis utilizado para la creación de organismos genéticamente modificados (OGM) o 'transgénicos'.

"Una consecuencia del proceso de desarrollar una planta transgénica es que de forma adicional a un gen de importancia agronómica que un científico quisiera agregar, en muchos casos, se agregan otros genes. El proceso de edición génica opera de una manera totalmente distinta, pues, como el término lo indica, no se agrega nuevos genes, sino que se edita o corrige un gen para que produzca un resultado agrícola más adecuado", explicó Campos.

En el caso de la papa, el proceso de edición genética comienza por identificar un rasgo agronómico deseado por los agricultores, por ejemplo: resistencia a herbicidas y plagas, o mayor concentración de nutrientes, como zinc o hierro. Una vez definido el atributo de interés, los investigadores efectúan la secuenciación del genoma del tubérculo, con énfasis en la secuencia de bases que regula la expresión de un gen específico y codifica la información biológica que las células usan para desarrollarse y funcionar.

"Ahora bien, la gran mayoría de los genes de importancia agronómica en plantas no se regulan solo por un gen, sino por múltiples genes", precisó Campos". "En la actualidad, solo se permite el uso de la edición génica como una herramienta de mejoramiento genético de ciertas características agronómicas, lo que implica modificar un número muy pequeño de genes. Sin embargo, la gran mayoría de las características agronómicas que necesitan los agricultores —como una mayor productividad o rendimiento— se regulan por una gran cantidad de genes. Por lo tanto, en la actualidad, la edición génica se encuentra limitada a características agronómicas que se regulen o por un gen o por un número muy limitado de genes", señaló.

Un prometedor método de mejora genética

Uno de los métodos tradicionales de mejoramiento genético es el cruzamiento, que implica el cruce deliberado de dos variedades de plantas progenitoras distintas para crear descendencia con rasgos deseables. Durante este proceso —que puede tardar hasta 15 años— se transfieren características deseadas, pero también pueden trasladarse rasgos no deseados, pues miles de genes pertenecientes a una planta son mezclados de modo aleatorio con los miles de genes de su compañera de cruzamiento.

A diferencia del cruzamiento y otras tecnologías transgénicas, la edición genética, según el experto, precisa de un tiempo considerablemente menor para mejorar un rasgo agronómico específico, lo que permite ahorrar grandes gastos en la investigación. Además, su uso y desarrollo en diversos países se inscriben en un marco regulatorio más flexible que permite garantizar su seguridad alimentaria tanto para los seres humanos como los animales que consumen productos transgénicos, bajo un enfoque de sostenibilidad ambiental.

Pero, ¿qué tanto se puede acelerar el desarrollo de nuevas variedades de papa mediante la técnica de edición genética? Según el especialista, esto depende de la complejidad del rasgo agronómico de interés, pero, en promedio, el tiempo para observar resultados tangibles se podría reducir a la mitad del requerido por las tecnologías transgénicas tradicionales.

"Tomando como referencia valores genéricos, un proyecto transgénico que parte desde cero, en promedio, tarda entre 10 a 12 años bien entre identificar el gen, optimizarlo, desarrollar las plantas transgénicas, identificar aquellas que efectivamente otorguen la ventaja agronómica que requiere el agricultor y finalmente la aprobación regulatoria", agregó Campos.

En ese sentido, el investigador del CIP resaltó que la edición génica de la papa puede tener un impacto potencial en la seguridad alimentaria de los países en vías de desarrollo. "Existen genes que naturalmente se encuentran en la papa cultivada o en algunos tipos de papas silvestres que crecen en Perú. Una vez que estos genes se han optimizado a través de la edición génica, por ejemplo, mejorando su eficiencia para defender a la planta de papa contra la rancha, se convierten en objetivos para ser modificados a través de edición génica y, de ese modo, pueden contribuir al manejo agronómico más eficiente de la de la papa en Perú por parte de los agricultores", explicó el investigador chileno.

En la actualidad, uno de los mayores desafíos que enfrentan los pequeños y medianos agricultores peruanos es garantizar la resistencia a sus cultivos frente a las enfermedades o plagas causadas por insectos, hongos y bacterias. Por ello, los expertos a cargo del mejoramiento de plantas —en este caso, de papas— desarrollan continuamente nuevas variedades que tengan la capacidad de tolerancia o resistencia deseada por los agricultores.

En el Perú, una de las enfermedades más dañinas para los cultivos de esta hortaliza andina es la rancha de la papa (Solanum tuberosum L.) o tizón tardío, que es causada por el patógeno Phytophthora infestans, cuyos efectos son potencialmente devastadores para las plantaciones de este tubérculo, pues se desplaza rápidamente por el viento, infectando hojas, tallos y frutos en las plantaciones.

Para disminuir o controlar las plagas y otros organismos nocivos para las plantas, que causan grandes daños y pérdidas económicas, muchos agricultores recurren al uso de productos agroquímicos como fungicidas, los cuales representan un serio riesgo para su salud si no son utilizados con precaución, pues mucho de los químicos de su composición tienen efectos adversos que dañan la piel, los pulmones y los ojos.

Además, Campos explicó que el uso excesivo de plaguicidas, por más eficaces que sean, no solo puede causar daños fisiológicos a las plantas, sino que, paradójicamente, reduce su efectividad, dado que "el hongo causante de la rancha tiene la capacidad de evolucionar de forma muy rápida, especialmente cuando el número de aplicaciones fungicidas es excesivo".

Fuente: andina.pe