Responsable de Laboratorio Senior
Departamento de Bioingeniería e
Ingeniería Química
El síndrome de Down es una condición genética causada por la no disyunción en la meiosis, lo que origina la presencia de un cromosoma extra en el par 21. Este síndrome se caracteriza por una apariencia física típica, discapacidad intelectual y retrasos en el desarrollo, a su vez puede estar asociado con enfermedades cardíacas o de la glándula tiroides. Durante décadas se ha investigado sobre cómo mejorar la calidad de vida de las personas con esta condición, nunca se había intentado eliminar la causa del problema: el cromosoma extra. Sin embargo, un estudio reciente publicado en PNAS Nexus ha demostrado que es posible hacerlo con una técnica de edición genética llamada CRISPR-Cas9.
¿Qué es CRISPR-Cas9?
CRISPR-Cas9 es una herramienta revolucionaria que permite editar el ADN con precisión. Funciona como unas «tijeras moleculares» que pueden cortar secciones específicas del ADN, permitiendo eliminar, agregar o modificar fragmentos genéticos. En este caso, los investigadores utilizaron CRISPR-Cas9 para eliminar el cromosoma extra en células con síndrome de Down.
CRISPR-Cas9 se ha utilizado en diversas investigaciones para corregir mutaciones genéticas en enfermedades hereditarias y defectos congénitos. Esta tecnología ha revolucionado la biotecnología y la medicina, permitiendo la manipulación precisa del genoma con aplicaciones que van desde la investigación básica hasta la creación de tratamientos personalizados.
¿Cómo lo hicieron?
Hashizume y su equipo diseñaron una versión de CRISPR-Cas9 para que solo ataque el cromosoma adicional presente en las células con síndrome de Down, sin afectar los otros dos cromosomas 21 normales. Para lograrlo, usaron una técnica llamada «corte de cromosoma de alelo específico» (AS-Cas9).
Primero, identificaron secuencias de ADN únicas en el cromosoma extra. Luego, programaron CRISPR-Cas9 para cortar solo en esas regiones. Al hacer varios cortes en el cromosoma adicional, las células no pudieron repararlo correctamente y terminaron eliminándolo.
La investigación se realizó en células madre pluripotentes inducidas (iPS), que tienen la capacidad de convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo humano que son reprogramadas para recuperar un estado similar al de las células madre embrionarias. Estas células se obtienen a partir de células adultas, como fibroblastos de la piel. Gracias a esta capacidad, las células iPS pueden diferenciarse en cualquier tejido, lo que las convierte en una herramienta poderosa para la medicina regenerativa y la investigación de enfermedades genéticas. En este trabajo se probaron fibroblastos de una persona con Síndrome de down (células de la piel) para evaluar si la eliminación del cromosoma extra podría ocurrir en células ya diferenciadas.
Análisis del cariotipo antes y después del tratamiento
Para evaluar los efectos de la eliminación del cromosoma extra, se realizó un análisis del cariotipo en metafase mediante microscopía antes y después de tratar las células iPS con el vector M2-AS × 13.
- Antes del tratamiento: Se capturaron imágenes en metafase de bandas G y se realizó el cariograma de la línea celular iPS con trisomía 21 original. En este análisis, todas las células mostraron cariotipos de 47,XY,+21 en 19 (100%) de las 19 metafases observadas.
- Después del tratamiento: Se tomaron instantáneas representativas de la metafase tras la aplicación del vector M2-AS × 13 en las células con trisomía 21 originales. En este caso, el análisis reveló que el 62,5% de las células (25 de 40 metafases) seguían presentando el cariotipo 47,XY,+21, mientras que el 37,5% de las células (15 de 40 metafases) habían corregido su número cromosómico a 46,XY.
El análisis de bandas G no detectó ninguna variante estructural aparente ni anomalías cromosómicas numéricas adicionales, lo que sugiere que la eliminación del cromosoma extra ocurrió de manera específica y sin causar daños colaterales en el genoma ( ver Figura 1).
Resultados y lo que significan
El estudio demostró que, tras la eliminación del cromosoma extra, las células volvieron a comportarse de manera similar a las células normales. La expresión de genes se restauró y algunas funciones celulares mejoraron, incluyendo el crecimiento celular y la reducción del estrés oxidativo, un problema común en células con síndrome de Down.
Esto es importante porque muchas de las manifestaciones clínicas del síndrome de Down, como los problemas cognitivos y cardíacos, están relacionadas con la sobreexpresión de genes en el cromosoma 21 extra. Si se puede eliminar este cromosoma adicional en etapas tempranas del desarrollo, podría haber una mejora significativa en la función celular y, potencialmente, en los síntomas de la enfermedad.
¿Qué significa esto para el futuro?
Este descubrimiento abre la puerta a posibles terapias genéticas para tratar el síndrome de Down. Aunque la investigación se hizo en células cultivadas en el laboratorio, es un primer paso crucial hacia la posibilidad de desarrollar tratamientos para personas con esta condición.
Sin embargo, aún hay desafíos importantes. Primero, se debe investigar si esta técnica es segura en organismos completos y no solo en células aisladas. Segundo, hay cuestiones éticas sobre la modificación del ADN humano que deben discutirse antes de aplicar esta tecnología en personas.
También es fundamental determinar si la eliminación del cromosoma en un embrión en desarrollo podría prevenir la aparición del síndrome de Down sin causar otros efectos adversos. Si bien los resultados en el laboratorio son alentadores, llevar esta investigación a la clínica requerirá muchas más pruebas y regulaciones estrictas.
Conclusión
El uso de CRISPR-Cas9 para eliminar el cromosoma extra en células con síndrome de Down es un avance prometedor. Aunque aún falta mucho por investigar, este estudio representa un paso más hacia el desarrollo de terapias genéticas que podrían cambiar la vida de muchas personas en el futuro. La ciencia sigue avanzando y con ella, la esperanza de mejorar la salud y el bienestar de la humanidad.
Si bien no está claro cuándo podría aplicarse esta tecnología en humanos, lo que sí es evidente es que nos encontramos en una era donde la edición genética podría transformar nuestra comprensión y tratamiento de muchas enfermedades genéticas.
Figura 1: Análisis de Cariotipo
Bibliografía
Hashizume, R. (2025). Trisomic rescue via allele-specific multiple chromosom cleavage using CRISPR-Cas9 in trisomy 21 cells. PNAS Nexus, 4(2), 1–13. https://doi.org/10.1093/pnasnexus/pgaf022
