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Edición genética con CRISPR para desarrollar un maíz híbrido superior

Un maíz ceroso desarrollado mediante CRISPR demuestra el poder de la edición genética y proporciona un estudio de caso para los reguladores y el público.

A lo largo de la historia, los humanos han mejorado los cultivos. Utilizando muchos métodos, incluidos la domesticación, la hibridación y la transgénesis, las personas han trabajado para mejorar la calidad de los alimentos y el rendimiento de los cultivos. A medida que la tecnología avanzó, también lo hizo la velocidad y la precisión de la mejora de los cultivos.

CRISPR-Cas es una tecnología innovadora para la mejora de cultivos. Pero antes de que los cultivos editados con CRISPR se puedan comercializar a nivel mundial, se debe obtener la aceptación del público y se deben establecer políticas reguladoras viables. Ambos factores son críticos: si la aceptación pública es baja o las regulaciones son innecesariamente onerosas, CRISPR se limitará a un conjunto limitado de cultivos y aplicaciones, y será asequible para un puñado de empresas multinacionales. Esto es lo que sucedió con la tecnología transgénica (OGMs).

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Muchas tecnologías se utilizan en la mejora de cultivos sin una pesada carga previa a la comercialización. El cultivo de tejidos vegetales permite la propagación clonal. Las tecnologías basadas en el ADN, como la reproducción asistida por marcadores, se utilizan ampliamente. Los sistemas de esterilidad masculina, algunos con cromosomas “extraños”, se utilizan para producir semillas híbridas.

Las variedades mutantes y los tratamientos químicos se utilizan para crear semillas homocigóticas en una sola generación manipulando repetidamente la ploidía cromosómica. Se usan químicos mutagénicos, radiación y cruces forzados entre especies sexualmente incompatibles para crear una variación genética nueva. Debido a que las tecnologías para el mejoramiento de cultivos no presentan riesgos inherentes, los cultivos realizados con estos métodos no están regulados de manera diferente a los cultivos realizados sin ellos. Creemos que los productos fabricados con CRISPR deben tratarse de la misma manera.

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“Waxy” es un tipo de maíz ceroso que se ha cultivado durante más de 100 años. El maíz ceroso tiene una composición de almidón diferente al maíz normal, lo que lo hace preferible para algunos usos de cocina e industriales. Las mutaciones de pérdida de función en el gen Waxy1 causan el fenotipo ceroso. Con los años, muchos alelos cerosos mutantes han surgido naturalmente y se han generado a través de mutagénesis química o por radiación.

Utilizamos CRISPR-Cas9 para eliminar con precisión el gen Waxy1 en múltiples líneas de élite. Realizamos la caracterización molecular de las plantas cerosas CRISPR: confirmando la eliminación esperada, evaluando el corte fuera del sitio (no se detectó ninguno) y confirmando la ausencia de ADN transgénico. Analizamos el grano ceroso CRISPR y encontramos que tenía la composición de almidón esperada. Era más rápido hacer híbridos cerosos editados con CRISPR que los híbridos cerosos convencionales, como habíamos anticipado.

Es importante destacar que los híbridos cerosos generados con CRISPR produjeron más que sus homólogos convencionales. La introgresión de rasgos agrícolas se usa para hacer maíz ceroso convencional y siempre se asocia con algún “linkage drag” (arrastre de genes indeseados). Se ha planteado la hipótesis de que métodos moleculares precisos como CRISPR conducirían a mejores resultados; CRISPR-waxy es la primera confirmación experimental de esta hipótesis. Nos sorprendió la magnitud de la ventaja de rendimiento (por ejemplo: menos arrastre de genes no deseados) para CRISPR en comparación con los híbridos cerosos convencionales que evaluamos.

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CRISPR-waxy, además de brindar valor a los productores, es un producto que también debería ayudar a promover la aceptación pública y reguladora de los cultivos CRISPR. El maíz con mutaciones en el gen Waxy1 creado mediante mutagénesis química convencional no requiere aprobación regulatoria adicional; creemos que CRISPR-waxy debe tratarse de manera similar. En los EE. UU., Brasil, Argentina y Chile, las agencias reguladoras han concluido que CRISPR-waxy no será regulado como un OGM. Colombia, Australia y Japón han establecido políticas que probablemente llegarán a conclusiones similares.

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Entre los principales importadores de granos, la Unión Europea es un caso atípico. Europa regula los cultivos CRISPR y los transgénicos de la misma manera, un proceso de aprobación de una década que es impredecible, cuesta más de US$ 50 millones y es una prohibición de cultivo de facto. Estas regulaciones de la UE afectan a los agricultores en las geografías de exportación, como los Estados Unidos, África y Brasil.

Muchas partes interesadas han pedido recientemente a la Comisión Europea que revise su enfoque para regular los cultivos editados genéticamente. Esperamos que el ejemplo de CRISPR-waxy ayude en esta conversación, acercándonos a un futuro en el que todos los agricultores y consumidores puedan beneficiarse de los cultivos desarrollados con esta tecnología.

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