{"id":409179,"date":"2021-09-10T13:53:23","date_gmt":"2021-09-10T16:53:23","guid":{"rendered":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=409179"},"modified":"2022-04-28T13:03:52","modified_gmt":"2022-04-28T16:03:52","slug":"aprendizaje-en-edicion-de-genomas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/aprendizaje-en-edicion-de-genomas\/","title":{"rendered":"Aprendizaje en edici\u00f3n de genomas"},"content":{"rendered":"

Una red de investigadores con sede en el Instituto Agron\u00f3mico (IAC), en S\u00e3o Paulo, Brasil, utilizar\u00e1 t\u00e9cnicas de edici\u00f3n del genoma para tratar de incrementar la calidad y la productividad de tres cultivos agr\u00edcolas con gran importancia econ\u00f3mica: el caf\u00e9, la ca\u00f1a de az\u00facar y los c\u00edtricos. El plan de investigaci\u00f3n est\u00e1 enfocado en \u00edtems espec\u00edficos, tales como el desarrollo de un caf\u00e9 con baj\u00edsimo contenido de cafe\u00edna, naranjas resistentes a la enfermedad conocida como huanglongbing (HLB) \u2013anteriormente greening<\/em>\u2013 y variedades mejoradas de ca\u00f1a de az\u00facar. Estos objetivos se erigen como un pretexto para lograr metas m\u00e1s ambiciosas. La intenci\u00f3n es capacitar a la comunidad brasile\u00f1a de investigaci\u00f3n en agronom\u00eda en el uso de la herramienta CRISPR-Cas9, acr\u00f3nimo en ingl\u00e9s de repeticiones palindr\u00f3micas cortas agrupadas y regularmente interespaciadas (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 288<\/em><\/a>). Este m\u00e9todo funciona como una especie de tijera que permite extraer o agregar con gran precisi\u00f3n segmentos de ADN de seres humanos, animales, plantas o microorganismos. Su potencial para el desarrollo de tratamientos de enfermedades gen\u00e9ticas fue reconocido con el Premio Nobel de Qu\u00edmica de 2020, concedido a dos investigadoras: la francesa Emmanuelle Charpentier y la estadounidense Jennifer Doudna.<\/p>\n

En la agricultura, la posibilidad de alterar parte del ADN de una planta abri\u00f3 nuevos horizontes en el campo del mejoramiento gen\u00e9tico. La edici\u00f3n g\u00e9nica puede ser m\u00e1s ventajosa que la tecnolog\u00eda de los organismos transg\u00e9nicos, ya que es m\u00e1s f\u00e1cil y m\u00e1s barato alterar las secuencias de nucle\u00f3tidos, modificando un ordenamiento espec\u00edfico, que introducir genes completos. Asimismo, si se la compara con las t\u00e9cnicas tradicionales, aquellas cuyo objetivo es el desarrollo de nuevas plantas a partir de cruzamientos y mutaciones que se producen en forma aleatoria, la CRISPR-Cas9 promete mayor rapidez y precisi\u00f3n. Este m\u00e9todo puede alterar caracter\u00edsticas puntuales de una especie sin poner en riesgo la arquitectura gen\u00e9tica desarrollada a lo largo de d\u00e9cadas de investigaciones de campo.<\/p>\n

El IAC est\u00e1 vinculado a la gobernaci\u00f3n del estado de S\u00e3o Paulo y posee unidades dedicadas a la investigaci\u00f3n del caf\u00e9, los c\u00edtricos y la ca\u00f1a de az\u00facar instaladas respectivamente en las ciudades de Campinas, Cordeir\u00f3polis y Ribeir\u00e3o Preto, pero no llevar\u00e1 adelante este trabajo en solitario. Se han acordado colaboraciones en Brasil con grupos de las universidades de S\u00e3o Paulo (USP), Federal de S\u00e3o Paulo (Unifesp), Estadual Paulista (Unesp) y la estatal Empresa Brasile\u00f1a de Investigaci\u00f3n Agropecuaria (Embrapa); y en el exterior, con investigadores de las universidades de Florida (EE. UU.), de Queensland (Australia) y del Instituto Max Planck (Alemania). El proyecto contar\u00e1 con la financiaci\u00f3n y la participaci\u00f3n de equipos de empresas tales como Amazon Agrosciences, CiaCamp, Daterra, GranBio, Citrosuco, Agroterenas, Jacto y Fundag, entre otras. Se han comprometido inversiones por casi 35 millones de reales en un plazo de cinco a\u00f1os. La FAPESP aportar\u00e1 4,54 millones de reales, mientras que las empresas asociadas invertir\u00e1n 4,47 millones de reales. El IAC y sus instituciones colaboradoras contribuir\u00e1n con 25,79 millones de reales, sumando los sueldos de sus investigadores y el uso de los laboratorios y equipos.<\/p>\n

\"\"

Eduardo Cesar <\/span><\/a> Diaphorina citri<\/em>, el insecto que transmite la bacteria causante del HLBEduardo Cesar <\/span><\/p><\/div>\n

Esta iniciativa conforma el primer N\u00facleo de Investigaci\u00f3n Orientada a Problemas (NPOP, por sus siglas en portugu\u00e9s), un formato de red colaborativa creado en el marco del programa Ciencia para el Desarrollo, puesto en marcha por la FAPESP en 2019 para resolver problemas concretos y de impacto para la econom\u00eda del estado de S\u00e3o Paulo. \u201cNuestros grupos ya ven\u00edan estudiando los protocolos para la aplicaci\u00f3n de la edici\u00f3n g\u00e9nica y este proyecto aceler\u00f3 ese proceso\u201d, dice la coordinadora del NPOP, Mari\u00e2ngela Cristofani Yaly, ingeniera agr\u00f3noma e investigadora cient\u00edfica del Centro de Citricultura Sylvio Moreira del IAC, en Cordeir\u00f3polis.<\/p>\n

Los recursos se destinar\u00e1n a la compra de material de investigaci\u00f3n, tales como reactivos qu\u00edmicos y sustratos para la producci\u00f3n de plantines, pero el impacto principal estar\u00e1 dado por la asignaci\u00f3n de becas. \u201cLa contrataci\u00f3n temporaria de personal especializado, por medio de becas de doctorado y posdoctorado, adem\u00e1s de t\u00e9cnicos, ampliar\u00e1 en gran medida nuestra capacidad de investigaci\u00f3n, ya que los institutos paulistas se han visto en dificultades para reemplazar sus planteles profesionales tras la jubilaci\u00f3n de cient\u00edficos\u201d, dice Yaly. Se estima que el proyecto contar\u00e1 con 35 investigadores del IAC e instituciones asociadas, y se contratar\u00e1n otros 35 t\u00e9cnicos y becarios.<\/p>\n

Seg\u00fan Yaly, la rama del proyecto dedicada a los c\u00edtricos est\u00e1 centrada en el HLB. Esta enfermedad, causada por bacterias del g\u00e9nero Liberibacter<\/em> y transmitida por un insecto que succiona la savia de la planta, el ps\u00edlido de los c\u00edtricos (Diaphorina citri<\/em>), se extiende por las ra\u00edces, ramas, hojas y frutos, que quedan peque\u00f1os y se deforman. Seg\u00fan los datos que maneja Fundecitrus, el HLB afectaba en 2019 al 19,02 % de los naranjales de los estados de S\u00e3o Paulo y Minas Gerais. La \u00fanica manera de controlarlo consiste en eliminar a las plantas enfermas y evitar la propagaci\u00f3n del insecto. \u201cNo existen variedades comerciales de c\u00edtricos con resistencia a la bacteria\u201d, dice Yaly.<\/p>\n

El uso de la CRISPR-Cas9 se basar\u00e1 en el conocimiento acumulado durante el desarrollo de las variedades transg\u00e9nicas que se han evaluado en los experimentos de campo. \u201cLas investigaciones que emplearon estrategias de prospecci\u00f3n nos han permitido identificar 10 genes que podr\u00edan desempe\u00f1ar un papel en dicha resistencia a la enfermedad. Ahora usaremos la edici\u00f3n para intentar silenciarlos\u201d, dice. La meta prevista para dentro de cinco a\u00f1os consiste en desarrollar una metodolog\u00eda para la aplicaci\u00f3n de la t\u00e9cnica y obtener variedades editadas. \u201cPero la tarea proseguir\u00e1 en los a\u00f1os siguientes, hasta que el material de campo sea validado y registrado en el Ministerio de Agricultura\u201d. Yaly considera a este esfuerzo de investigaci\u00f3n como una continuidad del Proyecto Genoma, iniciado a mediados de la d\u00e9cada de 1990 con la secuenciaci\u00f3n de una bacteria \u2013Xylella fastidiosa<\/em>\u2013, causante de otra enfermedad de los naranjales, la clorosis variegada de los c\u00edtricos (CVC), conocida popularmente en Brasil como amarelinho<\/em>. \u201cEsperamos que el NPOP impulse el uso de la t\u00e9cnica CRISPR-Cas9 dando comienzo as\u00ed a un nuevo cap\u00edtulo en el mejoramiento gen\u00e9tico de las plantas\u201d.<\/p>\n

\"\"

Fernando Alves de Azevedo<\/span><\/a> Cosecha en el Centro de Citricultura Sylvio Moreira del IAC, en Cordeir\u00f3polisFernando Alves de Azevedo<\/span><\/p><\/div>\n

En cuanto al caf\u00e9, la meta es intensificar la b\u00fasqueda de variedades con muy bajo contenido de cafe\u00edna. El caf\u00e9 descafeinado representa el 10 % del consumo mundial, pero el proceso qu\u00edmico de extracci\u00f3n de esa sustancia estimulante tambi\u00e9n quita otros compuestos que son los que le otorgan el sabor y aroma caracter\u00edsticos a la bebida. En 2004, un equipo de investigadores del IAC y de la Universidad de Campinas (Unicamp) identific\u00f3 entre la poblaci\u00f3n silvestre de cafetos de Etiop\u00eda tres plantas mutantes de cafeto ar\u00e1bigo que conten\u00edan tan solo un 0,07\u00a0% de cafe\u00edna. En la especie ar\u00e1bica com\u00fan, el contenido de cafe\u00edna var\u00eda del 1 % al 1,5 %, mientras que en el caf\u00e9 robusta (Coffea canephora<\/em>), el \u00edndice alcanza un 2,2 %. \u201cA partir de ese hallazgo, las tres plantas comenzaron a utilizarse para el desarrollo de un nuevo cultivar desprovisto de cafe\u00edna por medio de los m\u00e9todos cl\u00e1sicos, que implican cruzamientos y autofecundaciones\u201d, explica el ingeniero agr\u00f3nomo Oliveiro Guerreiro Filho, investigador del Centro del Caf\u00e9 Alcides Carvalho del IAC, en Campinas, uno de los que forman parte del NPOP. \u201cPero ese es un proceso que tarda varios a\u00f1os. Para cada cruza se necesitan seleccionar los h\u00edbridos con bajo contenido de cafe\u00edna y realizar retrocruzamientos que reproduzcan todas las caracter\u00edsticas deseadas\u201d.<\/p>\n

La edici\u00f3n del genoma se utilizar\u00e1 para acelerar el proceso de mejoramiento. \u201cEsto nos va a permitir, por ejemplo, silenciar solamente un gen de un cultivar sabidamente productivo y longevo, sin tener que desarticular toda su estructura\u201d. Una de las dificultades que postergaba el desarrollo de esas variedades ya se ha resuelto. Mediante las t\u00e9cnicas de mejoramiento tradicionales solo era posible determinar si una variedad h\u00edbrida produc\u00eda caf\u00e9 con bajo contenido de cafe\u00edna cuando comenzaba a dar frutos, dos a\u00f1os despu\u00e9s de haberla cultivado. Los investigadores del IAC, en colaboraci\u00f3n con un equipo de Embrapa, lograron imprimirle mayor velocidad al proceso. Detectaron marcadores moleculares capaces de indicar en forma precoz, a partir del an\u00e1lisis de las hojas, si las plantas estudiadas poseen poca cafe\u00edna o no. La b\u00fasqueda de un caf\u00e9 con bajo contenido de cafe\u00edna, dice Guerreiro, es un buen objetivo para probar el potencial de edici\u00f3n g\u00e9nica\u00a0 la mejora de las distintas variedades de caf\u00e9. \u201cUna vez dominada la t\u00e9cnica, se la podr\u00e1 utilizar con diferentes prop\u00f3sitos en los cafetos. Ahora es la cafe\u00edna, m\u00e1s tarde podr\u00eda ser la resistencia a la escasez h\u00eddrica o la tolerancia al calor\u201d.<\/p>\n

\"\"

L\u00e9o Ramos Chaves<\/span><\/a> Variedad de caf\u00e9 del banco de germoplasma del Instituto Agron\u00f3micoL\u00e9o Ramos Chaves<\/span><\/p><\/div>\n

En el caso de la ca\u00f1a de az\u00facar, el enfoque principal del proyecto son los transg\u00e9nicos, pero se pretende incorporar conocimiento al respecto de la CRISPR-Cas9 para un conjunto de investigaciones que exploran variedades transg\u00e9nicas tolerantes a la sequ\u00eda, resistentes a la plaga del tiz\u00f3n de la ca\u00f1a de az\u00facar, o bien con m\u00e1s abundancia de celulosa. \u201cLos transg\u00e9nicos son una realidad para la ca\u00f1a de az\u00facar y van a continuar si\u00e9ndolo por largo tiempo. Ya disponemos de algunas variedades transg\u00e9nicas que se est\u00e1n probando en el campo\u201d, dice la ingeniera agr\u00f3noma Silvana Creste Dias de Souza, investigadora del Centro de la Ca\u00f1a de Az\u00facar del IAC, en Campinas. \u201cPero queremos aprender a utilizar las herramientas de edici\u00f3n g\u00e9nica, que suelen tener un impacto disruptivo. El objetivo del proyecto para dentro de cinco a\u00f1os es la creaci\u00f3n de una variedad de ca\u00f1a editada que sea resistente a un herbicida de la clase de los inhibidores de ALS, uno de los m\u00e1s utilizados en los ca\u00f1amelares. Al mismo tiempo, se buscan genes que puedan modificarse mediante la herramienta relacionada con el tiz\u00f3n de la ca\u00f1a de az\u00facar o con las variedades de la que se denomina \u201cca\u00f1a energ\u00eda\u201d, que presenta un mayor contenido de fibras y tiene alto potencial para la producci\u00f3n de bioenerg\u00eda. Los retos, dice Dias de Souza, no son para nada insignificantes, dada la complejidad del genoma de la especie. La ca\u00f1a de az\u00facar es un organismo poliploide: cada cromosoma posee entre 8 y 10 copias que no siempre son id\u00e9nticas. \u201cCada gen contiene varios alelos y cada uno puede atribuirle un fenotipo [las caracter\u00edsticas observables]. Resulta harto complejo acertarle a un gen espec\u00edfico para lograr un fenotipo determinado\u201d, a\u00f1ade la investigadora.<\/p>\n

La firma GranBio, una empresa de biotecnolog\u00eda que desarrolla etanol de segunda generaci\u00f3n, extra\u00eddo de la celulosa y hemicelulosa, invertir\u00e1 1,5 millones de reales en la l\u00ednea de investigaci\u00f3n de la ca\u00f1a de az\u00facar del NPOP. \u201cNecesitamos variedades m\u00e1s productivas y resistentes, y el uso de la tecnolog\u00eda de la CRISPR-Cas9 podr\u00eda ayudarnos a lograrlo\u201d, dice el agr\u00f3nomo Jos\u00e9 Bressiani, director de Biovertis, una de las ramificaciones de GranBio. El m\u00e9todo sirvi\u00f3 para el desarrollo de distintas variedades de ca\u00f1a energ\u00eda, cuyas paredes celulares puedan desbaratarse con menor severidad durante el pretratamiento, facilitando el procesado industrial en la producci\u00f3n de etanol celul\u00f3sico y aumentando el rendimiento. La edici\u00f3n del genoma podr\u00eda, por ejemplo, alterar la lignina, y ello resultar\u00eda en una variedad de ca\u00f1a en la que se podr\u00eda acceder con mayor facilidad a los az\u00facares de la celulosa y la hemicelulosa. \u201cLa consecuci\u00f3n de esos resultados a trav\u00e9s de la transg\u00e9nesis suele ser un proceso m\u00e1s lento y complejo\u201d, dice Bressiani.<\/p>\n

Uno de los requisitos incluidos en el llamado a presentaci\u00f3n de propuestas de los N\u00facleos de Investigaci\u00f3n Orientada a Problemas consiste en que las instituciones de investigaci\u00f3n responsables de los proyectos atraigan convenios con empresas privadas, con el objetivo de acelerar la aplicaci\u00f3n de sus resultados. La FAPESP acord\u00f3 invertir\u00a0 la misma cantidad de recursos que obtiene de colaboradores privados. Los equipos del IAC salieron a buscar a antiguos asociados. El grupo del caf\u00e9 suscribi\u00f3 una colaboraci\u00f3n con Daterra, empresa fabricante de variedades de caf\u00e9 especiales que desde hace d\u00e9cadas utiliza variedades y tecnolog\u00edas desarrolladas por el IAC, o bien en conjunto con el instituto. \u201cNuestra empresa destina el 10 % de sus beneficios en investigaci\u00f3n. Ya ha completado m\u00e1s de 10 proyectos con el IAC e hist\u00f3ricamente ha contado con la ayuda que le ha brindado la instituci\u00f3n. Nunca hab\u00edamos podido retribuirle completamente y esta colaboraci\u00f3n nos dio la oportunidad\u201d, dice Luiz Norberto Pascoal, director de investigaci\u00f3n de Daterra. Parte de los experimentos de campo se llevar\u00e1n a cabo en una unidad de la empresa en la localidad de Franca.<\/p>\n

La cooperaci\u00f3n no le garantiza a las empresas que invierten la exclusividad de los resultados obtenidos, pero tendr\u00e1n algunos beneficios, por ejemplo, descuentos en el cobro de regal\u00edas durante un determinado per\u00edodo. En la investigaci\u00f3n citr\u00edcola, se acord\u00f3 una colaboraci\u00f3n peculiar. Una de las empresas asociadas, CiaCamp, es una startup<\/em> surgida en 2016 en el propio Instituto Agron\u00f3mico para comercializar un compuesto que se desarroll\u00f3 en el Centro de Citricultura, capaz de controlar las enfermedades bacterianas que acometen a los c\u00edtricos (lea en <\/em>Pesquisa FAPESP, edici\u00f3n n\u00ba 276<\/em><\/a>). Por medio de una articulaci\u00f3n con Amazon Agrosciences, una empresa de S\u00e3o Carlos que produce fertilizantes, CiaCamp invertir\u00e1 unos 50.000 reales por a\u00f1o en el proyecto del NPOP y se propone desarrollar biofertilizantes espec\u00edficos para las nuevas variedades que se obtengan. \u201cNacimos de la investigaci\u00f3n, salimos al mercado y obtuvimos beneficios econ\u00f3micos. Ahora podemos invertir en investigaci\u00f3n\u201d, dice la bi\u00f3loga Simone Picchi, responsable de CiaCamp, quien antes de fundar la startup<\/em> realiz\u00f3 dos pasant\u00edas posdoctorales en el IAC.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"El Instituto Agron\u00f3mico de Brasil utilizar\u00e1 una \u201ctijera gen\u00e9tica\u201d para solucionar problemas en los cultivos de ca\u00f1a de az\u00facar, caf\u00e9 y c\u00edtricos","protected":false},"author":11,"featured_media":408649,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[189],"tags":[267,306],"coauthors":[98],"class_list":["post-409179","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-politica-ct","tag-agronomia-es","tag-genetica-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/409179","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/11"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=409179"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/409179\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":433851,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/409179\/revisions\/433851"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/408649"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=409179"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=409179"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=409179"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=409179"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}