Principios y aplicaciones médicas de la edición de genes mediante CRISPR/Cas

RESUMEN La tecnología CRISPR/Cas es un método simple, rápido y extremadamente eficiente para la edición de genes. Con el objetivo de describir los principios y aplicación médica de dicha tecnología, se realizó una revisión bibliográfica en Pubmed, SciELO, Google académico y Cochrane Library, con los descriptores "edición de genes", "edición del genoma", "sistemas CRISPR-Cas" y "proteína 9 asociada a CRISPR". El sistema CRISPR/Cas9 comprende una endonucleasa Cas y dos tipos de RNA. Cas corta el DNA del fago invasor en segmentos, los cuales se integran a la secuencia CRISPR como espaciadores. Posteriormente, la secuencia CRISPR se transcribe para generar crRNA y tracrRNA, que forman una estructura de RNA de doble hélice que recluta Cas para el clivaje. La introducción del sistema al interior celular se produce con plásmidos, RNA o ribonucleoproteínas. Una secuencia de localización nuclear permite que CRISPR/Cas9 entre al núcleo. La tecnología CRISPR/Cas9 es una eficiente herramienta para la edición precisa de genes con gran impacto en la investigación científica.

ABSTRACT CRISPR/Cas technology is a simple, fast and extremely efficient method for gene editing. In order to describe the principles and medical application of this technology, a bibliographic review was carried out in Pubmed, SciELO, academic Google and the Cochrane Library, with the descriptors "gene editing", "genome editing", "CRISPR-Cas systems", and "CRISPR-associated protein 9". The CRISPR/Cas9 system comprises a Cas endonuclease and two types of RNA. Cas cuts the invading phage DNA into segments, which are integrated into the CRISPR sequence as spacers. Subsequently, the CRISPR sequence is transcribed to generate crRNA and tracrRNA, which form a double-stranded RNA structure that recruits Cas for cleavage. The introduction of the system into the cell interior occurs with plasmids, RNA or ribonucleoproteins. A nuclear localization sequence allows CRISPR / Cas9 to enter the nucleus. CRISPR/Cas9 technology is an efficient tool for precise gene editing with great impact on scientific research.

Crispr-cas9: el debate bioético más allá de la línea germinal / Crispr-cas9: the bioethical debate beyond the germline / Crispr-cas9: o debate bioético mais além da linhagem germinativa

Resumen El sistema CRISPR-Cas9 es una tecnología de edición genética que, además de ampliar las posibilidades en investigación científica, despierta reflexiones asociadas a la dignidad humana, el control biológico, la terapia y la mejora genética. Se revisaron las discusiones bioéticas asociadas a los desafíos y las repercusiones que suscita su aplicación. Como resultado, los cuestionamientos bioéticos tienden a problematizar la aplicación en organismos no humanos, en la investigación básica y en la línea somática y germinal humana. Para concluir, falta incrementar los niveles de seguridad y efectividad para que los beneficios superen los riesgos y, de esta forma, sea posible disminuir las preocupaciones bioéticas y aumentar la credibilidad en el uso de la técnica.

Abstract The CRISPR-Cas9 system is a genetic editing technology that, in addition to expanding the possibilities for scientific research, promotes reflections associated with human dignity, biological control, therapy, and genetic improvement. Bioethical discussions on the challenges and repercussions of the CRISPR-Cas9 system are reviewed. As a result, bioethical questions tend to problematize the application to non-human organisms, primary research, and the human somatic and germline. In brief, it is necessary to increase the levels of safety and effectiveness so that the benefits outweigh the risks, while reducing bioethical concerns and increasing the credibility of the technique.

Resumo O sistema CRISPR-Cas9 é uma tecnologia de edição de genes que, além de ampliar as possibilidades em pesquisa científica, desperta reflexões associadas com a dignidade humana, o controle biológico, a terapia e o aperfeiçoamento genético. Foram revisadas as discussões bioéticas relacionadas aos desafios e às repercussões que sua aplicação suscita. Como resultado, os questionamentos bioéticos tendem a problematizar a aplicação em organismos não humanos, na pesquisa básica e na linhagem somática e germinativa humana. Para concluir, falta aumentar os níveis de segurança e efetividade para que os benefícios sejam maiores do que os riscos, e assim, seja possível diminuir as preocupações bioéticas e aumentar a credibilidade no uso da técnica.

How the gene-editing in medicine and public health practice could stand the test of bioethics / De qué forma la tecnología de edición génica en medicina y salud pública puede ser aceptada al someterse a la reflexión bioética / Como a edição de genes na prática médica e de saúde pública poderia apoiar o teste da bioética

Abstract: 13. In recent years, gene editing is increasingly used as one of the technical means to solve public health problems. The great progress made in the field of life science and gene-editing technology has made it possible for humans to control and alter human physiological characteristics through gene-editing technology and created a broad application prospect for this technology. However, gene-editing technology has faced with many significant ethical risks, and human gene editing experiments have been banned for a long time in the past. Realistic technological breakthroughs and the emergence of real cases force the ethics circle to re-examine this issue. Through the analysis and trade-off of the potential benefits and ethical risks of human gene-editing technology, it can be found that different applications of human gene editing for different purposes are considered to have different acceptability. Among them, human gene editing for medical purposes has no fundamental moral barriers, human gene editing for purposes of enhancement cannot be allowed by ethics and reality in the current social environment, and human gene editing for purposes of transformation fundamentally violates ethical norms. Therefore, gene editing can be allowed if it is only used to solve human medical and public health problems.

Resumen: 17. En años recientes, se usa cada vez más la edición génica como medio técnico para resolver problema de salud pública. El gran progreso realizado en el campo de las ciencias de la vida y la tecnología de edición génica ha hecho posible que el ser humano controle y altere las características fisiológicas humanas, usando esta tecnología y abriéndose una amplia perspectiva de aplicación. Sin embargo, esta tecnología enfrenta problemas éticos significativos, y los experimentos de edición génica en humanos han sido prohibidos por mucho tiempo en el pasado. Los avances tecnológicos realistas y la emergencia de casos reales ejerce presión sobre el círculo de reflexión ética para volver a examinar el tema. Mediante el análisis y balance de los potenciales beneficios y riesgos éticos de la tecnología de edición génica, se puede encontrar que las diferentes aplicaciones de ésta tecnología, para propósitos diferentes, tienen distinta aceptabilidad. Entre ellos, el uso de edición génica para propósitos médicos no tiene barreras morales fundamentales; la edición génica humana para propósitos de mejoramiento no debería permitirse en la realidad social actual, y la edición génica humana para propósitos de transformación viola fundamentalmente las normas éticas. Por lo tanto, la edición génica podría permitirse solamente para resolver problemas médicos y de salud pública en humanos.

Resumo: 21. Em anos recentes, a edição de genes é cada vez mais usada como um recurso técnico para resolver problemas de saúde pública. O grande progresso feito no campo das ciências da vida e da tecnologia de edição de genes tornou possível para os humanos controlarem e alterarem as características fisiológicas humanas através da tecnologia da edição de genes e criou uma ampla perspectiva de aplicação para esta tecnologia. Entretanto, a tecnologia de edição de genes enfrentou muitos riscos éticos significativos e os experimentos de edição de genes humanos foram banidos por muito tempo no passado. Avanços tecnológicos realísticos e a emergência de casos reais forçaram o círculo ético a reexaminar esta questão. Através da análise e do equilíbrio entre os benefícios potenciais e riscos éticos da tecnologia de edição de genes humanos, pode ser encontrado que diferentes aplicações da edição de genes humanos para diferentes propósitos são consideradas ter diferentes aceitações. Dentre elas, a edição de genes humanos com objetivos médicos não tem barreiras morais fundamentais, edição de genes humanos objetivando aprimoramento não pode ser permitida pela ética e realidade do ambiente social atual, e edição de genes humanos objetivando transformação fundamentalmente viola normas éticas. Portanto, edição de genes pode ser permitida somente se usada para resolver problemas médicos humanos e de saúde pública.

Implicações da obsolescência dos seres humanos modificados geneticamente em virtude dos avanços tecnológicos da edição genética / Implications of the obsolescence of genetically modified human beings due to technological advances in the field of genetic editing / Implicaciones de la obsolescencia de los seres humanos genéticamente modificados debido a los avances tecnológicos en el campo de la edición genética

Objetivo: analisar, sob uma perspectiva bioética, como a utilização da edição genética, uma vez incorporada à prática médica, poderá causar obsolescência genética aos seres humanos modificados e quais seriam as implicações para o indivíduo obsoleto, bem como os reflexos dessa problemática no direito à saúde. Metodologia:foi aplicado o método hipotético-dedutivo com abordagem qualitativa, tendo como fundamento trabalhos científicos das áreas de genética e bioética publicados em periódicos nacionais e internacionais. Resultado: o surgimento de nova tecnologia de edição genética denominada sistema CRISPR-Cas representa grande avanço científico, uma vez que se trata de instrumento mais acessível e eficiente na edição genética. As modificações genéticas em seres humanos voltadas não apenas para a terapêutica, mas também para o melhoramento do próprio genoma, tornam-se possíveis e, com o surgimento de pessoas com aperfeiçoamento genético no futuro, vem à tona o dilema ético da obsolescência desses indivíduos, bem como possíveis implicações na seara jurídica advindas de melhoramentos genéticos. Conclusão:a edição genética voltada para o aperfeiçoamento poderá causar obsolescência dos seres humanos em determinadas searas, incluindo o aprofundamento de iniquidades em questões de saúde. Essa obsolescência guarda aproximação com a ideia habermasiana da indistinção entre pessoas e produtos e pode causar profunda angústia existencial àqueles indivíduos modificados geneticamente quando essas modificações se tornarem ultrapassadas.

Objective: to analyze, from a bioethical perspective, how the use of genetic editing, once incorporated into medical practice, may cause genetic obsolescence to modified human beings and what would be the implications for the obsolete individual, as well as the reflections of this problem to the right to healthcare.Methodology:hypothetical-deductive method, based on scientific works in the areas of genetics and bioethicspublished in national and international journals. Result:the emergence of new genetic editing technology called the CRISPR-Cas system represents a major scientific advance, since it is a more accessible and efficient instrument in genetic editing. Genetic modifications in human beings focus not only therapeutics, but also on improving the genome itself. With the emergence of people with genetic improvement in the future, the ethical dilemma of the obsolescence of these individuals comes to the fore, as well as possible implications in the legal field arising from genetic improvements. Conclusion:genetic edition aimed at improvement may cause human obsolescence in certain fields, including the deepening of inequities in health issues. This obsolescence is close to the Habermasian idea of indistinction between people and products and can cause deep existential anguish to those genetically modified individuals when these changes become outdated.

Objetivo: analizar, desde una perspectiva bioética, cómo el uso de la edición genética, una vez incorporada a la práctica médica, puede ocasionar la obsolescencia genética de seres humanos modificados y cuáles serían las implicaciones para el individuo obsoleto, así como las reflexiones de esta problemática sobre el derecho a la salud.Metodología: se aplicó el método hipotético-deductivo con enfoque cualitativo, basado en trabajos científicos en las áreas de genética y bioética publicados en revistas nacionales e internacionales.Resultado: la aparición de una nueva tecnología de edición genética denominada sistema CRISPR-Cas representa un gran avance científico, ya que es un instrumento más accesible y eficiente en la edición genética. Las modificaciones genéticas en los seres humanos centradas no solo en la terapia, sino también en la mejora del genoma en sí, se hacen posibles y, con la aparición de personas con mejora genética en el futuro, el dilema ético de la obsolescencia de estos individuos pasa a primer plano. así como las posibles implicaciones en el ámbito jurídico derivadas de las mejoras genéticas.Conclusión:la edición genética orientada a la mejora puede provocar la obsolescencia humana en determinados campos, incluida la profundización de las inequidades en materia de salud. Esta obsolescencia se acerca a la idea habermasiana de indistinción entre personas y productos y puede causar una profunda angustia existencial en aquellos individuos genéticamente modificados cuando estos cambios se vuelven obsoletos.

La edición del ADN: ad portas de una revolución en la manipulación genética / DNA Edition: ad portas of a revolution in genetic manipulation

RESUMEN Dentro del mundo de las ciencias biológicas la terapia génica ha sido un tema llamativo desde su aparición. El desarrollo de nuevas tecnologías y avances en el campo de la bioingeniería como las nucleasas de dedos de zinc (ZFN), las nucleasas tipo activadores de transcripción (TALEN) y las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas (CRISPR/Cas9), abrieron las puertas a un sinnúmero de posibilidades en biología, entre ellas, la edición del genoma. Esta última consiste en la modificación directa del genoma a través de la introducción o escisión de secuencias nucleotídicas dentro de la hebra de ADN. Hoy en día su aplicación es extensa, desde el campo de la agroindustria y el control de plagas hasta el ámbito clínico con la "corrección" de enfermedades mendelianas, modulación de receptores inmunológicos en enfermedades infecciosas, modificaciones genéticas en líneas germinales, entre muchos otros empleos. Sin embargo, desde su descubrimiento en 1987, el sistema CRIS-PR/Cas9 no ha estado exento de polémica en aspectos bioéticos, la adquisición de su patente e, incluso, en cuanto a su eficacia. A pesar de las dificultades e incertidumbre que han surgido, el futuro del sistema es prometedor dada su sencillez y versatilidad de uso.

SUMMARY In biological sciences, genetic therapy constitutes a "trend topic" since its beginning. Development of new technologies in bioengineering as zinc-finger nucleases (ZFN), Transcription activator-like effector nucleases (TALEN) and Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (CRISPR - Cas9) opened doors to a countless number of possibilities in biology, as genetic edition. Last one consists in a direct genomic modification through nucleotide sequences "introduction" or "cleavage" on DNA strands. Nowadays, its application is wide, since agroindustrial and pest control technologies to clinical area, with correcting mendelian diseases, modulating immunological receptors on infectious diseases, genetic modification in germ cells, among others. Nevertheless, since it's discovered in 1987, CRISPR - Cas9 system has not been exempt from controversy in bioethical aspects, patent acquisition and even about effectiveness. Despite the difficulties and uncertainty that have arisen, the future of the system is promising for its simplicity and versatility.

Edição genética: riscos e benefícios da modificação do DNA humano / Gene editing: the risks and benefits of modifying human DNA / Edición génica: riesgos y beneficios de la modificación del ADN humano

Resumo O artigo analisa discussões sobre edição genética humana encontradas em artigos científicos, declarações institucionais e proferidas no International Summit on Gene Editing realizado em 2015. Objetiva-se explicitar e refletir sobre argumentos favoráveis e contrários à modificação do DNA. A edição genética pode desenvolver novas terapêuticas, organismos-modelo para pesquisa biomédica de base e alimentos transgênicos, entre outras aplicações. Contudo, os debates buscam determinar os riscos dessa tecnologia, e seus interlocutores assumem posicionamentos divergentes, condenando a edição genética, enaltecendo-a ou recomendando cautela na execução de experimentos. O artigo analisa criticamente discursos científicos sobre o tema, buscando evidenciar as estratégias argumentativas presentes nos debates.

Abstract The article analyzes discussions on human genetic editing found in scientific articles, institutional statements and delivered at the International Summit on Gene Editing held in 2015. This analysis has the objective of to explaining and reflecting on arguments favorable and contrary to DNA modification. Gene editing techniques have benefits such as: the treatment of diseases; creation of model organisms for basic biomedical research; development of transgenic foods, among other applications. However, discussions have been held in order to determine the risks of this technology. The Interlocutors, in these discussions, assume divergent positions, condemning gene editing, praising it or recommending caution in the execution of experiments. The article critically analyzes scientific discourses around the theme, seeking to highlight the argumentative strategies present in the debates.

Resumen El artículo analiza debates sobre edición génica humana encontrados en artículos científicos, declaraciones institucionales y proferidas en el International Summit on Gene Editing realizado en 2015. Se tiene como objetivo explicitar y reflexionar sobre los argumentos favorables y contrarios a la modificación del ADN. La edición génica puede desarrollar nuevos tratamientos, organismos-modelo para la investigación biomédica de base y alimentos transgénicos, entre otras aplicaciones. No obstante, los debates buscan determinar los riesgos de esta tecnología, y sus interlocutores asumen posiciones divergentes, condenando la edición génica, enalteciéndola o recomendando cautela en la ejecución de experimentos. El artículo analiza críticamente los discursos científicos en torno al tema, buscando evidenciar las estrategias argumentativas presentes en los debates.