¿Puede CRISPR democratizar el diagnóstico? | Janice Chen | TEDxCERN

La detección temprana de enfermedades es a menudo clave para la supervivencia de los pacientes. Y si esto se pudiera hacer de forma rápida, económica y muy precisa, quizás con el uso de nuestro celular, sería posible revolucionar por completo el futuro de la medicina.

Al comienzo de su carrera, Janice Chen, una profesional recién graduada con un doctorado en Biología Celular y Molecular de la University of California, Berkeley, cocreó DETECTR, una tecnología de detección de ADN programable basada en la herramienta de edición genética CRISPR. Las herramientas de diagnóstico novedosas que crearon Chen y sus colegas podrían ayudarnos a indentificar infecciones virales y bacteriales, detectar mutaciones cancerosas a medida que se producen, y reconocer nuevos brotes antes de su diseminación. Sin embargo, también pueden provocar algunas cuestiones éticas sobre la propiedad de los datos y el asesoramiento de diagnóstico. ¿Podríamos ser capaces de diagnosticar enfermedades sin supervisión médica? Es necesario que tomemos decisiones ahora porque la tecnología ya se encuentra disponible.

Janice Chen estudió sobre CRISPR pioneer Jennifer Doudna. Tras finalizar su doctorado en la UCL, se convirtió en la cofundadora y directora general de Investigación en Mammoth Biosciences, una empresa de biotecnología que emplea la tecnología CRISPR para una detección de enfermedades rápida y asequible.

Esta charla se impartió en un evento TEDx event con el formato de una Conferencia TED, pero fue organizada de manera independiente por una comunidad local. Conozca más en https://www.ted.com/tedx

Desde hace dos días,

Ud. tiene dolor de garganta
y se siente decaído.

Tuvo fiebre y tos el fin de semana

y se sintió muy débil
para levantarse de la cama.

Parece el peor resfriado que ha tenido.

Busca un posible diagnóstico en Internet
y cree que podría ser gripe,

pero también son los síntomas de
una posible infección bacterial.

Decide ir al médico, pero,
como es fin de semana,

la única opción es ir a urgencias.

Tras una hora en la sala de espera,

por fin una médica le examina

y toma una muestra
para una prueba de gripe.

Luego, le confirma que es positiva

y le envía a casa con medicación

e indicaciones de hacer reposo
y beber muchos líquidos.

Está exhausto por haber salido

y espera no haber contagiado
el virus a otros durante el camino.

¿Qué pasaría, si en cambio,

pudiera hacerse una prueba
de gripe precisa en casa?

¿Y si recibiera las recetas
y el plan de tratamiento

sin poner un pie en una clínica?

¿Y si aplicáramos ese principio
en otras enfermedades peligrosas

como el ébola o incluso el cáncer?

Hoy voy a hablarles
sobre una revolución en diagnósticos.

Involucra una herramienta llamada CRISPR.

CRISPR es una tecnología
moderna de edición genética,

pero el proceso de CRISPR ha existido
en la naturaleza millones de años

para proteger las bacterias de los virus.

El sistema inmunológico de las bacterias,
como el humano, ha evolucionado

para defenderse
de las infecciones virales.

Los científicos se dieron cuenta

de que la respuesta inmunológica de CRISPR
usa una proteína cortadora llamada Cas

y una molécula de ARN

que guía la proteína Cas para emparejarse
con la secuencia de ADN del virus invasor.

Cuando Cas encuentra su objetivo,

se convierte en unas tijeras moleculares
que caben dentro de una bacteria

y cortan al invasor.

El virus cortado muere y ya
no puede dañar más a la bacteria.

En 2012 los investigadores
del laboratorio de Jennifer Doudna,

mi exdirectora de tesis doctoral,

pudieron extraer CRISPR de bacterias

y reprogramar ARN guía para dirigirse
a cualquier secuencia de ADN.

Esto fue revolucionario.

Cuando este tipo de corte de precisión
se aplica en plantas o animales,

podemos arreglar cualquier gen
defectuoso o mejorar otros.

En conclusión,

podemos reescribir el genoma.

En estos 6 años, aprendimos cómo CRISPR
puede ayudarnos a escribir nuestros genes,

pero ahora voy a hablar sobre un uso
completamente novedoso de CRISPR

que no se relaciona
con la edición genética.

El año pasado
mis colegas y yo descubrimos

que CRISPR también se puede usar para
una lectura más rápida y barata del ADN.

Este hallazgo inesperado
nos llevó a reinventar CRISPR

como un diagnóstico de nueva generación.

Durante mi estadía en el Doudna Lab,

quise comprender cómo
las proteínas CRISPR cortan el ADN.

Me gusta imaginar que
estas minúsculas máquinas moleculares

están conformadas de
dos macromoléculas: proteína y ARN.

Si aumentamos el zoom,

podemos dividirlas

en sus componentes básicos
de aminoácidos y nucleótidos rápidos.

Como bioquímica, me encanta
poder probar este sistema

intercambiando aminoácidos,
modificando nucleótidos rápidos

e incluso quitando partes enteras
de la proteína de CRISPR.

Es como armar un rompecabezas
creado por la naturaleza

que nos ayuda a comprender cómo CRISPR
corta con precisión el ADN objetivo.

CRISPR es como una familia:

unas proteínas son parientes cercanos

y otras son primas lejanas.

Cuando uníamos las piezas,

descubrimos que un miembro
joven de la familia CRISPR

no se comportaba
como unas tijeras moleculares.

Mientras el primo mayor, Cas9,
hizo un solo corte en el ADN objetivo,

el adolescente, Cas12,

se porta mal,
como una trituradora molecular.

Una vez encendida,

Cas12 toma todos los papeles

y los tritura sin importar su texto.

Lo interesante de este comportamiento

es que CRISPR puede enviar un informe
del ADN objetivo en tiempo real.

Funciona de este modo:

imaginen un petardo molecular.

Cuando Cas12 encuentra un fósforo,

enciende una mecha que se quema
hasta encender el petardo,

se genera una señal
activada por un fósforo.

Si el fósforo tiene problemas
o no hay un fósforo,

Cas12 no encenderá el petardo.

Es decir, podemos diseñar el ARN guía

para llegar a cualquier secuencia de ADN.

Puede ser una secuencia
de bacterias o virus,

o incluso la mutación
de una enfermedad en nuestras células.

Cas12 y su ARN guía programado
buscarán en mil millones de letras

para encontrar el ADN objetivo coincidente

y, cuando lo hace,

Cas12 comienza a cortar sin parar.

Pero podemos aprovechar esta oportunidad

si soltamos el petardo molecular
que enciende Cas12

para generar una animada explosión
indicando la presencia del objetivo.

Desde su descubrimiento en 2015,

el uso original de Cas12 ha sido
la herramienta de edición de genomas

y su habilidad de diagnóstico
pasó desapercibida durante varios años.

Para convencernos y convencer a otros

que los diagnósticos de CRISPR
fueron más que conceptos químicos,

primero debemos programar a Cas12
para detectar el virus del papiloma humano

o VPH,

una infección viral común
que también puede causar cáncer.

Los exámenes cada 3 años

también pueden reducir el riesgo
de desarrollar cáncer cervical

pero se necesita
una prueba de Papanicolaou

que se realiza en el consultorio médico.

Pensamos cómo una prueba de VPH accesible
podría reducir las trabas a los controles.

Para acercarnos a ese objetivo,

tuvimos que demostrar
que CRISPR funcionaba en la realidad.

La primera prueba fue diseñar un Cas12

para que detecte los tipos de VPH que
causan cáncer en muestras de pacientes.

Recibimos muestras enmascaradas
para evitar influencias en los resultados.

Después de comparar los resultados
con una prueba de VPH convencional,

nos emocionó ver

que nuestro diagnóstico de VPH basado en
CRISPR tuvo precisión casi perfecta.

Todo el proceso llevó menos de una hora

y nos costó solo unos centavos
para una sola reacción.

Desde el hallazgo inicial, descubrimos que
Cas12 puede buscar en fluidos,

como la saliva, la sangre
o incluso la orina,

al emparejamiento de un ADN específico.

Como un motor de búsqueda biológico
lector rápido y preciso de ADN,

CRISPR gana lugar en el diagnóstico.

Podemos introducir una pregunta
alterando las letras en el ARN guía,

y el motor de búsqueda CRISPR

creará un informe en tiempo real
de los objetivos encontrados.

Estamos solo en el umbral
de comprender su potencial,

pero somos los primeros
en dar pasos revolucionarios

para aprovechar el poder de CRISPR
en la detección de ADN y ARN.

¿Qué posibilidades ofrece esta tecnología?

Veamos dos ejemplos

en los que el diagnóstico
de CRISPR tener un impacto.

En 2014 África Occidental

tuvo uno de los brotes de ébola
más extensos y complejos,

con más de 11 000 muertes
en solo dos años.

Como asistente sanitario en Liberia,
Ud. tiene profunda consciencia

de las precauciones
necesarias para el ébola.

Un día llega un paciente a su clínica

con fiebre y dolores de cabeza y garganta

y se indica a todos
que usen un equipo de protección.

Y se preguntan:
¿el paciente tendrá malaria?

¿O podría ser fiebre tifoidea?

¿O es, en realidad, ébola?

Recolecta muestras de sangre,

las envía a uno de los
tres laboratorios en todo el país

y no recibe respuesta durante varios días.

Se desconoce la enfermedad
mientras el paciente empeora.

¿Y, si en vez de eso,
pudiéramos programar a Cas12

para detectar estos patógenos
en una muestra de sangre

y así diagnosticar de inmediato
a un paciente enfermo en Liberia?

Imaginamos un futuro con un diagnóstico
de CRISPR en el punto de atención

que nos ayude a identificar y controlar
brotes emergentes con rapidez.

Veamos un ejemplo más.

Cada vez que se divide
una célula del cuerpo,

casi diez de más de 3 000 millones
de letras de su genoma

se copian de forma incorrecta.

Son miles millones de mutaciones
nuevas en su cuerpo por día.

La mayoría de estas mutaciones
parecen no ser trascendentes

debido a que incurren
en regiones benignas del genoma

o las células las reparan.

Pero a veces, estas mutaciones
pueden incurrir en genes de cáncer

causando que las células
se conviertan en cancerígenas.

Casi todos conocemos a alguien con cáncer.

Por suerte, si hay
una detección temprana de cáncer,

hay grandes posibilidades de curarse.

Nuestros sueños de un futuro
en el que puede programarse a CRISPR

para que ayude a detectar y revertir
signos tempranos de cáncer.

Estamos solo en el comienzo de
la revolución en diagnósticos de CRISPR.

Hoy en día, desarrollamos la tecnología
y la infraestructura de la plataforma

que acercarán a CRISPR a hospitales,
clínicas y hogares en el mundo.

Creemos que las personas
deberían tener mejores diagnósticos

y mejor acceso a diagnósticos,

con el poder y precisión de CRISPR.

Cuando superemos estas barreras,

CRISPR tiene el potencial de conectarse
a nuestro mundo impulsado por datos.

Imaginen las posibilidades

si los diagnósticos en tiempo real
se pudieran integrar

en un dispositivo accesible,
como su teléfono.

Nos podría ayudar a comprender mejor

la prevalencia y distribución geográfica
de las mutaciones de la enfermedad.

Nos podría ayudar
a identificar mejor nuevos brotes

e incluso nos ayudaría

a desarrollar nuevos algoritmos
para predecir futuras epidemias.

Pero hay varios interrogantes
éticos importantes

que debemos resolver en el camino,

como la propiedad de los datos
y el asesoramiento de diagnóstico.

Por ejemplo, ¿cómo asegurarnos

de que la información genética
de una persona no cae en malas manos?

¿Y deberíamos tener la capacidad

de autodiagnosticar enfermedades
peligrosas o infecciosas, como el VIH,

sin supervisión médica?

Es necesario tomar
las decisiones correctas ahora

ya que, conociendo
lo que CRISPR puede hacer,

no podemos volver atrás.

Nos entusiasma estar en la vanguardia
de esta tecnología nueva

que hará posible diagnósticos
más rápidos, económicos y precisos.

Nuestra misión es crear la plataforma

que posibilitará que las personas
tomen decisiones informadas

sobre su propia salud
y la de sus familias.

Solo en ese momento, seremos capaces
de ofrecer la capacidad de CRISPR.

¿Y cómo será el mundo?

Uno en el que podremos
reescribir nuestros genes

y además utilizar CRISPR en la vida diaria

para leer las letras
que nos hacen Ud. y yo.

Gracias.

(Aplausos)