Entrevista con Estefanía Elorriaga sobre nucleasas sitio-específicas

• Better Know a Scientist: Interview with Estefania Elorriaga on Site-Specific Nucleases
• FrankenFoodFacts – 10 de Marzo, 2015
• Entrevista por Layla Parker-Katiraee

Esta semana en “Conozcamos a un Científico“, estaremos entrevistando a Estefanía Elorriaga. Ella está en medio de su tesis de doctorado en el laboratorio del Dr. Steven Strauss en el Departamento de Sociedad y Ecosistemas Forestales de la Universidad Estatal de Oregón. Ella está investigando el uso de las nucleasas sitio-específicas para la mutagénesis (¡No temas! Ella explicará su trabajo en esta entrevista). ¡Empecemos!

P: ¿Qué son las nucleasas sitio-específicas? ¿Por qué son importantes?

Las nucleasas sitio-específicas son enzimas que pueden cortar el ADN en lugares precisos en el genoma. Las nucleasas rompen el ADN, lo cual estimula a los mecanismos de reparación de ADN presentes en el organismo a que restauren la ruptura. De vez en cuando, los mecanismos de reparo cometen un error (eliminan o agregan ADN extra), lo cual genera una mutación causando la pérdida de función del gen, lo que significa que la proteína deja de hacer su trabajo. Como ejemplos de nucleasas sitio-específicas tenemos a las nucleasas con dedos de zinc (ZFNs), a las proteínas efectoras de tipo activador transcripcional fusionadas a nucleasas (TALENs), al sistema de nucleasas CRISPR (repetidos cortos palindrómicos aglomerados regularmente interespaciados)-Cas, y a las meganucleasas modificadas. Las nucleasas sitio-específicas también pueden ser utilizadas para reparar o sustituir genes con la adición de una secuencia donante de ADN. Estas tecnologías son importantes porque permiten a los científicos modificar secuencias específicas de genes con el fin de obtener un rasgo deseado. En el área de fitomejoramiento, creemos que estas tecnologías serán cruciales para mejorar cultivos, especialmente en casos particulares como la tolerancia a la sequía, la tolerancia a temperaturas muy altas o muy bajas, la resistencia a enfermedades, o incluso el contenido de nutrientes.

[Entrevistadora: Si quieres aprender más acerca de la edición de genes, puedes leer este artículo en Inglés]

P: ¿Cuan específicas son las nucleasas? ¿Ocurren correcciones que no son deseadas?

El trabajo de Estefania usando TALENs. | La planta a la izquierda tiene un TALEN (mostrará su nuevo rasgo mucho más tarde). | La planta en la parte superior derecha es su control transgénico, que expresa GFP (proteína verde fluorescente). | La planta de abajo a la derecha es el control sin modificar.

Es muy temprano para saber cuán específicas son las nucleasas. Pero, de acuerdo con la literatura científica, las nucleasas CRISPR/Cas parecen ser las más activas y específicas, seguidas por las TALENs, y finalmente, las ZFNs. Las nucleasas CRISPR/Cas parecen ser muy prometedoras debido a la alta actividad que demuestran, y su actividad mutagénica fuera de su gen objetivo parece ser predecible.

P: ¿Hay algún OGM en el mercado hecho usando la tecnología de las nucleasas sitio-específicas? ¿Sabe usted de algún OGM en desarrollo usando esta tecnología?

No hay OGMs actualmente en el mercado o en desarrollo (que yo sepa), pero la mayoría de los científicos en este ámbito opinan que la tecnología va a revolucionar la ingeniería genética, especialmente el mejoramiento de cultios y la terapia génica.

P: Igual que yo, tu fuiste criada en Venezuela (fui criada en Barquisimeto y me mudé después de graduarme de la secundaria). Venezuela tiene una moratoria a la siembra de OGMs y los activistas dirían que es debido a que los OGMs pueden ser perjudiciales. Así que, ¿cómo sabemos que no eres una espía enviada a los Estados Unidos para derrocar al Imperio Estadounidense a través de los OGMs?

¡Ja, ja! Si el gobierno venezolano me estuviera pagando para conseguir un doctorado sólo para espiar en los EE.UU., hubiera renunciado y me hubiese mudado a Colombia o a Costa Rica. No me veo trabajando como científico y a la vez espiando en el gobierno. Como están las cosas, apenas tengo tiempo libre. Y también, no puedo imaginar tener que fingir ser una investigadora.

P: ¿Qué rasgos estás investigando en el laboratorio? ¿Por qué son importantes?

Yo trabajo con los genes que controlan la floración en el álamo y el eucalipto. La identificación de estos genes y la comprensión del desarrollo floral es importante porque nos permitirá generar árboles transgénicos que no producen polen u óvulos funcionales, lo cual significará que no habrá posibilidad de flujo de transgenes. El desarrollo de tecnologías de contención de transgenes de árboles forestales para facilitar el uso comercial y científico de árboles transgénicos es uno de los principales objetivos de nuestro laboratorio.

P: ¿Puedes explicar qué quiere decir “flujo de transgenes”? ? [Nota de Layla: algunos activistas se refieren a esto como “contaminación transgénica”] ¿Básicamente significaría que estas boqueando la hibridación o cruce de la planta o árbol GM con un árbol o mata silvestre?

El “flujo de transgenes” es el movimiento del gen que ha sido insertado en nuestros árboles a una población silvestre o cultivada de la misma especie o de una especie relacionada. Y sí, simplemente significa no permitir que el polen de nuestros árboles GM fertilice a árboles silvestres o cultivados.

P: Si van a crear un OGM para abordar una de las principales preocupaciones en contra de los transgénicos, ¿No estás creando un argumento circular? ¿Cómo llevarías a cabo esa conversación? Me imagino que sería como, “Activistas! ¿Están preocupados de que los genes de OGMs se escapen al medio ambiente? He aquí un OGM que evitará que los genes transgénicos fluyan en el medio ambiente. ¡Marchen adelante y siémbrenlo! “¿No piensas que unas cuantas cabezas van a explotar con ese argumento? Es ése el verdadero plan del gobierno venezolano? ¿Derribar el imperio imperialista a través de argumentos circulares?

Al eliminar el flujo de transgenes, sólo estamos permitiendo que los árboles genéticamente modificados sean utilizados comercialmente para otros fines, como un eucalipto de crecimiento más rápido sin flores. Además, eliminar el flujo de transgenes en los cultivos transgénicos actuales permitirá que la comunidad científica eduque al público acerca de la seguridad de la tecnología GM.  Nuestra hipótesis es que los transgenes probablemente no sobrevivirán en la naturaleza, por lo que probablemente serán eliminados a través de la selección del más apto, pero tenemos que estudiar cada caso individualmente.

¡Ja, ja! Nada del actual gobierno venezolano me sorprende, así que quién sabe …

P: ¿Hay cultivos que no sean modificados genéticamente, donde el flujo de genes es un problema y puedan beneficiarse de la adopción de esta tecnología?

El otro caso que me viene a la mente es él de la pureza de genes en cultivos de semillas. Los productores de semillas siguen normas y prácticas que garantizan la pureza de las semillas disponibles para los agricultores y cultivadores. Pureza genética es esencial para asegurar que la semilla se desarrolle como se esperaba, por ello los productores de semillas deben tener cuidado con el polen que fertiliza a sus plantas.

P: ¿Qué rasgos te gustaría investigar en el futuro?

Me gustaría investigar la adición de nutrientes (por ejemplo, crear una fruta o verdura muy nutritiva), la producción de medicamentos (por ejemplo, crear plantas que puedan sintetizar vacunas), o la adición de resistencias abióticas (por ejemplo, crear plantas que puedan digerir metales pesados.)

P: Hay muchos artículos en las noticias y revistas sobre los posibles rasgos que nos pueden beneficiar, muchos de los cuales nunca llegan más allá de la investigación a pesar de que generan mucha prensa. ¿Cuáles crees que son los más emocionantes? ¿Cuáles crees son los más prometedores?

Estando radicada en Oregón y sintiendome como una verdadera “Oregoniana” desde que me mudé al Noroeste, la protección del medio ambiente es un tema profundamente importante para mí. En la Universidad de Washington, la profesora Sharon Doty trabajó con álamos transgénicos que eran capaces de eliminar más del 90% de los contaminantes en los sitios “Superfund”. De acuerdo con la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA), un sitio “‘Superfund’ es un sitio abandonado donde se encuentran residuos peligrosos, posiblemente afectando a las personas o a ecosistemas locales. Para mí, usar árboles transgénicos para purificar nuestros acuíferos y nuestros suelos es un escenario en el cual todos ganamos: recibiríamos más oxígeno, el aire estaría más limpio, y los suelos y los ríos estarían más limpios también. Pero, la sociedad todavía no está lista para que los árboles sean usados fuera de los laboratorios universitarios.

También hay un cerdo transgénico llamado “Enviropig”, creado por la Universidad de Guelph en Canadá, que digiere el fósforo de sus alimentos de manera más eficiente que los cerdos no transgénicos. Por ende, necesita menos alimento y sus residuos son menos tóxicos para el medio ambiente. ¡¿No suena como otro escenario donde todos ganaríamos también?!

La enzima fitasa producida en las glándulas salivales y secretada en la saliva aumenta la digestión del fósforo contenido en los cereales forrajeros. | Fuente: uoguelph.ca

También soy una aficionada de las plantas transgénicas que producen medicamentos (como mencioné anteriormente). Esta práctica se conoce como biofarmacología. Y también soy fanática de la utilización de mosquitos transgénicos para eliminar enfermedades transmitidas por vectores como el Dengue (cuando el mosquito genéticamente modificado se cruza con un mosquito común, el transgén insertado causa que la larvas resultantes mueran). Estos dos ejemplos que he mencionado están más cerca a la comercializacion que los ejemplos del Enviropig o de los árboles bioremediadores del ambiente. La biofarmacología ha tenido dificultades recientemente porque muchas de las empresas involucradas se han declarado en bancarrota.

Pero hay un anticuerpo experimental contra el Ébola desarrollado en tabaco por la compañía Kentucky BioProcessing llamado ZMapp, que impulsaría la industria de nuevo. ZMapp es considerado el candidato más prometedor para combatir el Ébola y se está utilizando actualmente en ensayos en Liberia. La compañía británica Oxitec, creadora de los mosquitos transgénicos, planea liberar mosquitos en los Cayos de la Florida para reducir el dengue y la chikungunya (ambas enfermedades que uno no desea contraer y menos aún durante las vacaciones). Los mosquitos ya fueron probados en Brasil y Panamá con gran éxito, por lo que ambos países tienen previsto una liberación de mayor proporción para el futuro cercano.

Plantas de tabaco transgénico en las instalaciones KBP en Kentucky, utilizadas para crear el tratamiento experimental dado a los dos pacientes en Estados Unidos infectados con Ébola. | Fuente: nbcnews.com

[Nota de Layla:  Si quieres aprender más sobre los mosquitos de Oxitec, por favor lee mi artículo acerca la historia de mi familia con el dengue y un resumen de la literatura científica sobre estos fenomenales mosquitos.]

P: ¿Cuánto dinero te está pagando Monsanto para desarrollar estas tecnologías de contención de transgenes que resolverán uno de sus problemas de imagen pública? Después de todo, todos sabemos que Monsanto controla la investigación universitaria.

Monsanto nunca me ha pagado ni a mí ni a nuestro laboratorio por la investigación que hacemos. Por desgracia, cuando mucha gente piensa “tecnología de modificación genética” piensan en “Monsanto“. Pero, en realidad, la tecnología está siendo utilizada por cientos de laboratorios en universidades, centros de investigación y empresas de biotecnología, los cuales están desarrollando mucho más que cultivos resistentes a herbicidas o insecticidas. Monsanto y  las otras multinacionales biotecnológicas como Dupont, Pioneer, o Syngenta desarrollan tecnologías de semillas y agro-químicos de vanguardia, pero dado que no hay un beneficio directo para el usuario final (todos los beneficios van al agricultor), el público muestra poco o ningún apoyo debido a la falta de entendimiento y el miedo. Si leemos los documentos del Servicio Internacional de Adquisición de Aplicaciones de Agrobiotecnología (ISAAA por sus siglas en Inglés) encontramos que desde 1996 a 2012, los ingresos mundiales de los agricultores aumentaron por $116.6 mil millones y se redujo la aplicación de herbicidas y pesticidas por 503 millones de kilos. ISAAA es una organización internacional sin fines de lucro “que comparte los beneficios de la biotecnología de cultivos con diversas partes interesadas, en particular con los agricultores más pobres en los países en desarrollo”.

Todas estas empresas biotecnológicas agrícolas llevan a cabo ciencia de vanguardia y crean productos biotecnológicos muy impresionantes. Sin embargo, ya que las empresas deben generar ingresos, y debido a lo costoso que es desarrollar un OGM, procuran crear productos que les generen retornos en su inversiones.

P: Mis sueños para la modificación de los cultivos no son tan nobles: solo quiero una granada que sea fácil de pelar. ¿Crees que la investigación que estás llevando a cabo pueda ser capaz de realizar mis sueños?

Desafortunadamente, mi  trabajo no afectará directamente la posibilidad de crear una granada fácil de pelar. Pero, indirectamente, nos puede acercar a tu sueño. Mi investigación puede enriquecer los conocimientos científicos que están demostrando que las nucleasas sitio-específicas pueden algún día ser una herramienta importante en el mejoramiento de cultivos. Si identificamos al gen o conjunto de genes implicados en la formación de la cáscara de la granada, podemos modificar o reemplazar los genes con otros que hagan que la granada sea más fácil de pelar.

Durante muchos siglos, los humanos hemos estado modificando el aspecto, tamaño, y sabor de los cultivos sin saber nada de genética. Los bananos y el maíz (y también los perros… los chihuahuas vienen de los lobos… increíble pero cierto) son buenos ejemplos de lo que la cría selectiva puede hacer. Los bananos silvestres son pequeños y están llenos de semillas. Sin embargo, los bananos cultivados son grandes y tienen muy pocas semillas pequeñas (y las semillas ni siquiera son viables porque los bananos cultivados son estériles). Teocintle (el ancestro silvestre del maíz) forma una coronta pequeña con sólo dos filas de semillas y envolturas duras que protegen las semillas. El maíz moderno forma una gran coronta con ocho a doce filas de semillas tiernas (y no hay envolturas alrededor de las semillas). Por lo tanto, la ingeniería genética está facilitando la cría de cultivos, permitiendo que los cientificos y agricultores lleven a cabo cruces muy específicos usando genes de la misma o distintas especies.

Ancestros de animales y cultivos alimentarios mejorados por cría selectiva a lo largo de milenios. | Fuente de Imagen: “Sí Quiero Transgénicos”

[Nota de Layla para su esposo: Suena como que existe una posibilidad remota de que la investigación de Estefanía pueda ser capaz de producir la granada perfecta. Puede ser que nos tengamos que mudar a Oregon en un futuro muy cercano para ayudar a realizar esta investigación].

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