La tecnología CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) se basa en el uso de una nucleasa que, guiada por un pequeño fragmento de ARN (gRNA), puede cortar el ADN de la célula que queremos mejorar de forma dirigida y precisa. La reparación de este corte, mediante recombinación homóloga o mediante o mediante unión de extremos no homólogos (non-homologous end joining, NHEJ), permite introducir una mutación y consecuentemente inactivar el gen tratado o introducir material genético en el sitio exacto de la ruptura. Aunque originalmente se descubrió en bacterias y arqueas, que usan el sistema CRISPR como un mecanismo de defensa adaptativo frente a las infecciones virales (Mojica et al., 2005), el sistema CRISPR ha sido posteriormente adaptado para editar de forma dirigida el genoma de células eucariotas.. Este avance ha transformado profundamente el panorama de la biotecnología, al permitir modificar secuencias de ADN de manera dirigida, eficiente y relativamente accesible. Las implicaciones de esta tecnología son tan amplias como sugerentes. En el ámbito de la alimentación, abre la puerta al diseño de cultivos más resistentes, nutritivos y sostenibles. En medicina, impulsa el desarrollo de terapias génicas capaces de corregir enfermedades de origen hereditario o incluso combatir ciertos tipos de cáncer. Y en organismos como las algas, cuyo potencial biotecnológico es enorme pero aún infra-explotado, la edición genómica podría optimizar la producción de biocombustibles, compuestos farmacológicos y biomateriales.
Aplicaciones en medicina
La FDA aprobó en diciembre de 2023 el primer fármaco basado en la tecnología CRISPR-Cas9 para tratar la anemia falciforme y la β-talasemia dependiente de transfusiones. Estas globinopatías están ocasionadas por alteraciones el gen HBB, que codifica la cadena β de la hemoglobina, lo que provoca la formación de hemoglobina anómala que deforma los eritrocitos causando crisis de dolor, anemia hemolítica, infecciones frecuentes y daño progresivo de órganos o disminuyen su producción, provocando anemia grave y la necesidad de transfusiones periódicas. El tratamiento desarrollado por la empresa CRISPR Therapeutics (en colaboración con Vertex Pharmaceuticals), se basa en la tecnología CRISPR-Cas9 para modificar el gen BCL11A, un factor de transcripción implicado en la represión de la hemoglobina fetal (HbF), en las células madre hematopoyéticas del propio paciente. De este modo, se reactiva la producción de hemoglobina fetal, compensando la falta de Hemoglobina adulta funcional y mejorando significativamente los síntomas clínicos.
Aplicaciones en agricultura
Respecto a las plantas, existen numerosas especies comestibles con propiedades mejoradas por técnicas de edición genética, cuya comercialización y consumo han sido aprobados en Japón y en América. Un ejemplo es el tomate Sicilian Rouge High GABA, lanzado por la empresa Sanatech Seed, que contiene entre cuatro y cinco veces más GABA que un tomate convencional. Otro caso es el de una lechuga romana editada para retrasar su oxidación, lo que prolonga la vida útil del producto hasta dos semanas sin que presente pardeamiento ni quemaduras en las puntas, desarrollada por la empresa estadounidense GreenVenus. En Europa, la restrictiva legislación sobre las especies editadas con CRISPR, que hasta la fecha se rigen por la misma normativa de los organismos transgénicos, ha limitado la producción y comercialización de plantas mejoradas por esta metodología. Sin embargo, en diciembre de 2025 el Parlamento Europeo aprobó un nuevo marco legal provisional para las NGT, que distingue entre las plantas transgénicas y las obtenidas mediante NGT, que también podrían obtenerse de forma natural, lo que permitirá abrir este mercado en Europa.
Microalgas mejoradas mediante aproximaciones CRISPR DNA-free
En nuestro laboratorio de la Mejora Genética de Organismos fotosintéticos, de la Universidad de Huelva, hemos aplicado los mismos principios para poner a punto la edición génica de microalgas unicelulares. Las microalgas son un amplio y diverso grupo de organismos fotosintéticos, con capacidad para captar la energía luminosa y utilizarla para convertir carbono inorgánico en materia orgánica, produciendo compuestos de interés alimentario y farmacéutico. Es muy probable que, Igual que ocurre con las plantas, las microalgas de más éxito para su uso comercial no sean cepas naturales, sino cepas mejoradas para tener las características deseadas. En nuestro laboratorio nos hemos centrado en poner a punto la mejora genética no transgénica de microalgas clorofitas (algas verdes), que son los ancestros de los que derivan todas las plantas superiores.
En primer lugar, hemos puesto a punto un método CRISPR-Cas9 denominado DNA-free, basado en complejos de ribonucleoproteínas preensamblados (RNPs), compuestos por una proteína nucleasa con capacidad para degradar el ADN -Cas9 (CRISPR associated protein)- y un ARN guía sintético. Estos complejos RNPs entran en el núcleo celular, editan el ADN diana y se degradan en cuestión de horas (Kelterborn, 2022). Esta aproximación es más eficiente, rápida y segura que los métodos basados en la introducción de genes Cas9 , que fueron los primeros descritos para microalgas. Además, este enfoque permite obtener organismos que no se consideran modificados genéticamente (OMG), lo que permitiría su regulación conforme a la nueva normativa aplicable a plantas obtenidas mediante nuevas técnicas genómicas (NGT).
Microalgas para la salud ocular
La tecnología CRISPR-Cas9 DNA-free nos ha permitido generar nuevas cepas con capacidad para acumular elevadas concentraciones de diversos carotenoides, que son compuestos antioxidantes y provitamínicos de notable interés aplicado. Mediante esta estrategia hemos conseguido líneas capaces de acumular grandes cantidades del carotenoide incoloro fitoeno y carentes de carotenoides coloreados. Los análisis transcriptómicos y los estudios de microscopía electrónica realizados en las líneas celulares obtenida confirmaron el papel esencial de los carotenoides coloreados en la organización de las membranas tilacoidales y de los fotosistemas, así como en el mantenimiento de la capacidad fotosintética de las células vegetales (Molina-Márquez et al., 2026).
Asimismo, hemos generado cepas editadas con una producción hasta tres veces superior de violaxantina y zeaxantina en comparación con las cepas silvestres. La zeaxantina constituye, junto con la luteína y la meso-zeaxantina, un componente fundamental de la retina, donde ejerce una función protectora frente al daño inducido por la luz. Dado que este carotenoide se encuentra habitualmente en bajas concentraciones o presenta escasa biodisponibilidad en la mayoría de los alimentos de consumo común, su ingesta media suele situarse por debajo de la dosis recomendada. En este contexto, nuestros resultados demuestran que la microalga Chlamydomonas reinhardtii editada mediante nuevas técnicas genómicas (NGT) y cultivada en condiciones optimizadas constituye una plataforma sostenible y eficiente para la producción de zeaxantina biodisponible.
Perspectivas de las Nuevas Técnicas de edición genética
En definitiva, CRISPR se ha consolidado como una herramienta molecular capaz de redefinir los límites de la biotecnología y de transformar profundamente nuestra vida cotidiana. Su precisión y versatilidad no solo están revolucionando la investigación científica, sino que también plantean interrogantes fascinantes sobre el futuro. ¿Cómo serán los alimentos que consumiremos dentro de unas décadas? ¿Qué nuevos fármacos surgirán gracias a estas tecnologías de edición genómica? Las respuestas, aún en construcción, apuntan a un horizonte donde la biología podrá diseñarse con un grado de control sin precedentes.
Referencias:
- Mojica, F. J. M., Díez-Villaseñor, C., García-Martínez, J. & Soria, E. (2005).
Intervening sequences of regularly spaced prokaryotic repeats derive from foreign genetic elements. Journal of Molecular Evolution 60(2): 174–182.
DOI: 10.1007/s00239-004-0046-3 - Kelterborn, S., Boehning, F., Sizova, I., Baidukova, O., Evers, H., & Hegemann, P. (2022). Gene Editing in Green Alga Chlamydomonas reinhardtii via CRISPR-Cas9 Ribonucleoproteins. In Methods in Molecular Biology (Vol. 2379, pp. 45–65). Humana Press Inc. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-1791-5_3
- Molina‐Márquez, A.; Kelterborn, S.; Hegemann, P.; Pérez‐Rodríguez, M.; Vigara, J.; León, R. Characterization of Phytoene Desaturase Knockout Carotenoid‐Deficient Microalgal Mutants Generated by Cas9‐Ribonucleoprotein Complexes. Physiologia Plantarum (2026); 0:e70811. https://doi.org/10.1111/ppl.70811
Información de la regulación de NGTs:
