La edición génica es un conjunto de técnicas de biología molecular que permiten modificar de manera precisa y dirigida la secuencia de ADN de un organismo, ya sea para insertar, eliminar o reemplazar nucleótidos específicos en el genoma. A diferencia del mejoramiento clásico o de la transgénesis tradicional, la edición génica permite cambios puntuales en genes ya existentes.
Sus características principales son:
- Alta precisión: ya que actúa en sitios específicos del genoma.
- Modificación dirigida: porque puede generar mutaciones puntuales, deleciones o inserciones.
- Herramientas principales: los sistemas como CRISPR/Cas, TALENs y ZFNs.
- Aplicación: se utiliza para estudiar genes o mejorar características de un organismo.
Las meganucleasas fueron las primeras nucleasas específicas de secuencia que se exploraron para modificación genética dirigida, varios años antes de que aparecieran las ZFN y las TALEN. A diferencia de las nucleasas de restricción convencionales, que reconocen secuencias cortas (4–8 pb), las meganucleasas reconocen secuencias mucho más extensas y poco frecuentes en el genoma. Al unirse a su sitio diana, generan una rotura de doble cadena (DSB) que puede ser reparada por los mecanismos celulares de NHEJ o HDR, permitiendo la modificación genética. Su aplicación estuvo limitada porque cada enzima reconoce una secuencia específica y es difícil reprogramar su especificidad para nuevos sitios genómicos. Debido a esta dificultad de diseño, fueron desplazadas progresivamente por tecnologías más flexibles como las ZFN, las TALEN y, posteriormente, el sistema CRISPR-Cas9.
Las nucleasas con dedos de zinc (Zinc Finger Nucleases, ZFNs) y las nucleasas efectoras tipo activador de transcripción (Transcription Activator-Like Effector Nucleases, TALENs) son dos plataformas de edición génica de primera y segunda generación, respectivamente, desarrolladas antes de la adopción generalizada de sistemas CRISPR/Cas. Ambas tecnologías se fundamentan en la generación de roturas de doble cadena (double-strand breaks, DSBs) en regiones específicas del genoma, las cuales son posteriormente reparadas por los mecanismos celulares de reparación del ADN, principalmente mediante recombinación no homóloga (NHEJ) o recombinación homóloga (HDR), dando lugar a mutaciones dirigidas, inserciones o deleciones.
Las ZFNs están compuestas por la fusión de dominios de unión al ADN denominados “dedos de zinc”, cada uno de los cuales reconoce típicamente tripletes específicos de nucleótidos, con el dominio catalítico de la nucleasa FokI. La actividad nucleasa requiere la dimerización de FokI, por lo que dos ZFNs diseñadas para regiones adyacentes del ADN deben unirse simultáneamente al sitio diana para inducir el corte. Este sistema permite la edición génica dirigida, aunque su diseño es complejo debido a la dependencia de interacciones entre los distintos dedos de zinc y la secuencia diana.
Por su parte, las TALENs derivan de proteínas efectoras de bacterias del género Xanthomonas, conocidas como TALEs (Transcription Activator-Like Effectors), las cuales poseen dominios repetitivos altamente modulares capaces de reconocer nucleótidos individuales de forma específica. Al igual que las ZFNs, las TALENs están fusionadas al dominio nucleasa FokI, requiriendo dimerización para la generación de la rotura de ADN. En comparación con las ZFNs, las TALENs presentan un diseño más modular y predecible, lo que facilita su ingeniería y mejora su especificidad y eficiencia.
ZFNs y TALENs fueron utilizadas en investigación básica y en aplicaciones de mejoramiento vegetal para la generación de mutaciones dirigidas y la modificación de caracteres agronómicos de interés. Sin embargo, su uso ha sido progresivamente desplazado por sistemas basados en CRISPR/Cas, debido a su mayor simplicidad de diseño, menor costo y mayor versatilidad en la edición del genoma.
