Entrevista a Francisco Mojica

«El major repte de CRISPR és que es puga utilitzar com a agent terapèutic»

Microbiòleg, investigador i professor de la Universitat d’Alacant

francisco mojica

Francisco J. Martínez Mojica (Elx, 1963), Francis Mojica com el coneix tothom, atén amb amabilitat i sense presses, a pesar de la faena i la gran quantitat de cites que acumula en la seua agenda: investigacions acadèmiques, conferències, reunions i, per descomptat, entrevistes per als mitjans de comunicació. De fet, després d’atendre Mètode ha quedat amb una periodista de The Wall Street Journal, aquesta vegada via Skype.

L’entrevista transcorre a finals de tardor al campus de la Universitat d’Alacant, on Francisco Mojica és professor i va crear el Grup de Microbiologia Molecular. A començament dels noranta, mentre estudiava com l’arqueobacteri Haloferax mediterranei –un microorganisme que habita les salines de Santa Pola (Alacant)– podia viure en un ambient amb tanta concentració de sal, va advertir que en unes quantes regions del cromosoma hi havia una informació que es repetia. Més tard, a començament del 2000, ell i el seu equip van descobrir que aquella informació era un sistema d’immunitat d’aquests microorganismes que els permetia actuar en cas que un virus els atacara. El sistema CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats, “repeticions palindròmiques curtes agrupadres i regularment espaiades”) reconeix el material genètic del virus i el talla per evitar que es propague. Aquest descobriment es va convertir en determinant quan es va comprovar que el sistema es pot traslladar a qualsevol altre tipus de cèl·lules, també a les humanes, i fer que talle en un lloc determinat per a posteriorment, per mitjà de la mateixa acció de reparació de la cèl·lula, que també es pot dirigir, recompondre la informació. En 2015 la revista Science va considerar CRISPR com l’avenç científic de l’any.

Francisco Mojica ha rebut nombrosos premis per les seues investigacions, alguns tan destacats com l’Albany Medical Center Prize en Medicina i Investigació Biomèdica, compartit amb Emmanuelle Charpentier, Jennifer Doudna, Luciano Marraffini i Feng Zhang. Ha estat guardonat també amb el Premi Jaume I d’investigació bàsica, el Premi Fundació BBVA, el Plus Alliance de Londres, el Premi Nacional de Genètica i la medalla d’honor de la Societat Espanyola de Microbiologia, entre altres. Ha estat investit doctor honoris causa per la Universitat Politècnica de València i per la Universitat de València.

francisco mojica

Foto: Roberto Ruiz

Per què es parla de revolució amb les eines CRISPR?

Perquè són una revolució. Hi havia altres tecnologies, que continuen existint, però podem dir que s’han quedat aparcades gràcies a aquesta que és millor en diversos sentits. Entre ells, la seua major eficàcia, precisió, facilitat d’ús i un preu molt més econòmic, la qual cosa permet obtenir en setmanes uns objectius que abans s’aconseguien en mesos o anys. Però fins i tot més important que això és que s’estan fent modificacions genètiques que abans eren impensables en organismes que no es deixaven manipular. Pràcticament es poden utilitzar en quasi qualsevol tipus cel·lular i organisme. I són revolucionàries, ja no sols dins de l’edició del camp del genoma. Gràcies a l’enorme varietat de sistemes CRISPR en els organismes que coneixem, que són molt pocs encara, s’estan desenvolupant altres tècniques, diferents de l’edició del genoma, que permeten, per exemple, enregistrar informació dins de l’ADN de bacteris. També s’estan desenvolupant mètodes de diagnòstic molecular per a detectar, amb una sensibilitat sense precedents, la presència de material genètic de virus en mostres biològiques o de cèl·lules cancerígenes.

I tot això podem dir que s’inicia en els anys noranta, a les salines de Santa Pola amb la seua investigació en arqueus. Per què decideix investigar aquests microorganismes?

Va ser decisió del director de tesi. Si et donen l’oportunitat de començar a treballar, no et pots posar exigent, veritat? [riu]. I el que em van donar va ser estudiar els microorganismes de les salines, els arqueus. Els arqueus són organismes procariotes diferents dels bacteris. Evolutivament molt distints, encara que sota la llum del microscopi són pràcticament idèntics. En tot cas, els mecanismes pels quals aquests microorganismes són capaços d’adaptar-se a aquesta altíssima salinitat i créixer són excepcionals i això és el que volíem saber, sense cap pretensió aplicada.

Quan veuen aquestes repeticions en el cromosoma dels arqueus, per què decideixen que això és important, que val la pena centrar-se a estudiar-los?

Inicialment pensem que era un artefacte [un error o distorsió en la interpretació dels resultats] perquè la seqüenciació en aquella època estava en els seus inicis. El grup en què estava començava a fer algunes seqüenciacions i aquesta va ser una de les primeres. Teníem molts problemes per a aconseguir resultats que foren llegibles. Si vols t’ho ensenye… [obre un armari del seu despatx i mostra la seqüència]. Aquestes són les d’Haloferax mediterranei. És un patró de bandes idèntic a distàncies regulars. Era una cosa molt rara. Vam veure que cinc anys arrere, en 1987, havien trobat unes repeticions amb la mateixa estructura i més o menys la mateixa grandària, encara que distinta seqüència, en Escherichia coli. El dubte era: es tracta del mateix o és una casualitat? Si realment era el mateix volia dir que l’origen era molt ancestral perquè E. coli està en l’intestí i H. mediterranei en ambients salobres. No poden conviure i, per tant, no es poden intercanviar material genètic. La conclusió va ser que havien d’estar presents si no en tots els procariotes, en un gran percentatge d’aquests. En milions d’anys d’evolució, si estaven en molts microorganismes és perquè havien de ser molt importants. A més, no eren unes poques repeticions. N’hi havia moltes, perquè després continuàrem seqüenciant i vam veure que en tenien moltes. Veure que es dedicava un percentatge alt del genoma a aquestes repeticions de nou reforçava aquesta idea que valia la pena veure per a què servien.

«Veure que es dedicava un percentatge alt del genoma a aquestes repeticions reforçava la idea que era una cosa important

I arriben a la conclusió que aquestes repeticions, en realitat, formen part d’un sistema de defensa d’aquests microorganismes.

Bé, en això tardem deu anys. Quan vam veure que es trobaven en aquests dos organismes tan dispars comencem a fer estudis funcionals sense tenir idea de què podrien estar fent. Vam fer primer experiments molt genèrics, molt bàsics, que van demostrar que, efectivament, quan manipulàvem aquestes regions, les cèl·lules es morien. Això va ser el que ens va mantenir durant anys, ja que hi havia un efecte, probablement una funció molt rellevant, vital, per a les cèl·lules. I en 2003, deu anys després, aconseguim veure que el que hi ha entre regions repetides, que és el que es denomina separadors, procedia de virus. Simplement comprovem que aquelles seqüències coincidien amb seqüències genètiques d’elements mòbils, que inclouen virus.

I com van fer aquesta comparació?

Un agafa seqüències d’aquests separadors, les introdueix en bases de dades públiques on hi ha totes les seqüències conegudes i mira a veure si coincideix o no. Imagina dos aïllats del mateix bacteri que tenen repeticions en la mateixa regió del seu genoma i que les repeticions són idèntiques però els separadors, distints. Volíem saber d’on procedien per a veure si ens podien donar alguna pista de quina podia ser la seua funció. Llavors vam veure que un d’aquests separadors d’E. coli que estàvem analitzant coincidia amb la seqüència d’un virus que infecta E. coli. Però també sabíem que aquest aïllat en particular era resistent a infecció per aquest virus en concret i que altres aïllats d’E. coli que no tenien aquest separador eren sensibles a infecció.

Però vostè va estar anys seguint la pista d’una cosa que no sabia ben bé en què desembocaria.

Sabíem que hi havia una aplicació directa, independentment de la funció que poguera complir, perquè ja l’any 1992 un altre grup d’investigació va començar a utilitzar aquestes regions de Mycobacterium tuberculosis per a identificar aïllats. O siga, aquella diversitat de separadors permetia utilitzar-los com a firmes o marques, que et possibilitaven diferenciar un aïllat responsable d’un brot de tuberculosi d’un altre.

francis mojica

Foto: Roberto Ruiz

I això en si ja era important.

Això en si ja podia ser una aplicació. Buscar aquesta variabilitat entre soques d’E. coli va ser el que ens va portar a seqüenciar aquestes regions i veure que un dels separadors coincidia amb el d’un virus. En les bases de dades disponibles en el 2003 ja hi havia unes quantes desenes de genomes de bacteris, havia augmentat moltíssim la grandària de les bases de dades de seqüències, per la qual cosa decidírem fer una cerca molt exhaustiva de separadors: identificar primer regions CRISPR de tot el que hi havia en les bases de dades, traure els separadors i buscar seqüències que s’assemblaren a aquests separadors. Comencem a veure que allò que havíem vist per a E. coli es repetia en microorganismes molt dispars. A més, quan els separadors s’assemblaven o eren idèntics a alguna altra seqüència era sempre d’un element genètic que infectava aquest grup de microorganismes. Lligant caps arribàrem a la conclusió que era un sistema d’immunitat, que aquells separadors eren records d’infeccions ancestrals en la majoria dels casos i que feien que, d’alguna manera, el bacteri o el procariota fóra immune a aquests elements.

Com funcionen aquestes regions CRISPR?

Les regions repetició-separador són les regions CRISPR. Aquestes agrupacions CRISPR es transcriuen, és a dir,  donen lloc a un ARN. Aquest es talla a nivell de cada repetició i dóna lloc a unes molècules, que és el que es denomina ARN guies. Cadascuna d’aquestes molècules petites d’ARN porta la seqüència d’un sol separador. Si un separador procedeix de l’ADN d’un virus, d’una regió concreta, aquest ARN serà complementari necessàriament a aquesta molècula del virus. I per complementarietat de bases, es combinen i això permet reconèixer aquesta seqüència diana. Una vegada que ocorre aquesta adaptació s’activa una proteïna Cas, que és una endonucleasa, que actua com unes tisores i talla dins de la seqüència diana. En el moment en què talla l’ADN, si no es repara, el virus no pot prosseguir amb la seua infecció.

Aquest és el sistema que utilitzen els bacteris per a protegir-se de determinats virus?

Sí. Se sol parlar estrictament d’infeccions per virus perquè és el que s’entén millor, però si entra qualsevol material genètic dins de la cèl·lula, pot fer exactament el mateix.

Les aplicacions d’aquest sistema a un altre tipus de cèl·lules és el que ha representat una revolució?

Sí, absolutament. Quan es pensa que hi ha un sistema d’immunitat adquirida amb memòria des del punt de vista biològic, és bestial. Ara podem generar bacteris resistents a virus. Els virus en molts casos porten toxines que fan que un bacteri es convertisca en patogen. Nosaltres podem tenir bacteris protectors en el nostre organisme amb un sistema CRISPR perquè quan li entre determinat virus, el destruïsca evitant els factors de virulència o de patogenicitat. Això, des del punt de vista clínic, és tremend. La revolució ha estat perquè part d’aquests components del sistema immunològic, és a dir, les guies d’ARN i les tisores moleculars, la mateixa proteïna Cas9, que és la que més s’utilitza –encara que no és l’única–, es poden transferir a qualsevol tipus cel·lular de manera que el que tens és una maquineta, o unes tisores, un bisturí que pots programar molt fàcilment de manera que el pots portar a qualsevol lloc del genoma d’un ésser viu, dins de la cèl·lula, no en el tub d’assaig. Això permet, en principi, tallar en llocs precisos, en un o en cent perquè pots ficar-li tantes guies i portar tantes tisores com vulgues en distints llocs. Quan talles, si no la repares, la cèl·lula es mor. En bacteris això té una altra aplicació i és que pots tallar en l’ADN de bacteris que tinguen una resistència a antibiòtics i els mates. Això en procariotes. Les cèl·lules eucariotes sí que tenen els mecanismes de reparació molt eficaços d’aquestes ruptures. De fet, quan tu talles l’ADN d’una cèl·lula viva es recluten aquests sistemes de reparació en el lloc en què ha ocorregut aquesta ruptura. I en reparar-la, és quan s’edita el genoma.

I ací és on se li pot donar informació de com ha de reparar aquella cèl·lula.

Això és.

Això és així de fàcil, potent i dirigit, o pot haver-hi errors?

Quan la guia troba una seqüència que s’assembla, però no és idèntica, també pot tallar. Això es diu off target, talls en seqüències diferents d’aquella per a la qual l’has programat. Això pot ocórrer. De fet, com a bons sistemes biològics tenen aquesta tolerància. Imagina’t un separador procedent d’un virus, eficaç contra aquesta seqüència de la qual procedeix; si després apareix un altre virus que té un canvi en un lloc, es faria resistent. Llavors hi ha una certa flexibilitat perquè es continue reconeixent aquesta seqüència, encara que tinga unes mutacions. Quan s’utilitza una aplicació d’aquesta tecnologia ocorre exactament el mateix. Què és el que s’ha fet ja? Modificar les tisores i fins i tot la guia perquè siguen més exigents i menys tolerants a diferències.

francis mojica

Foto: Roberto Ruiz

Quins són els reptes de CRISPR?

És un camp en canvi continu i les potencialitats, com veiem, són molt grans. Cada mes apareix una novetat. El repte és que es puga utilitzar com a agent terapèutic, per a curar el càncer i altres malalties.

Estem molt lluny d’aquestes aplicacions clíniques?

Hi ha assajos clínics ja en marxa que ens permetran saber si en alguna de les aplicacions terapèutiques per a les quals s’estan utilitzant poden funcionar o no. Passa com amb els fàrmacs. Potser per a un pacient funciona i per a altres no. I per a una malaltia molt concreta: per a un tipus molt concret de càncer pot funcionar i per a un altre, no.

El desenvolupament d’aquestes aplicacions mèdiques del sistema CRISPR es pot haver vist obstaculitzat per la disputa de patents? Això ha pogut tenir alguna influència?

Entenc que sí. La patent no té cap limitació si un vol continuar utilitzant aquesta tècnica com a eina de laboratori, amb fins d’investigació, per caracteritzar quins són els gens responsables d’una malaltia, etc. Ho pots fer sense cap problema. Una altra qüestió és si el que pretens és desenvolupar una teràpia i en això està claríssim que una farmacèutica, fins que no tinga una seguretat que estarà coberta per la patent o per la llicència adequada, potser el tema el fa un poc arrere.

Pot haver retardat també aquesta disputa la concessió del Premi Nobel a CRISPR?

És possible. Això diuen les males llengües [riu]. Probablement no els agrada que es mescle aquest tema i la veritat és que fa una mica de ràbia, que una cosa tan bonica es veja enterbolida pels interessos econòmics.

«Vaig a proposar noms i immedatament em van contestar “CRISPR ens pareix fantàstic”»

Parlant d’aquest premi, com viu la pressió d’estar cada any en les travesses del Nobel?

Malament. Malament [insisteix]. Un no s’hi pot obsessionar en absolut i continue intentant, des de la primera vegada que vaig sentir parlar d’aquesta possibilitat, que no m’afecte perquè fer-se il·lusions amb una cosa com el Nobel em sembla molt insensat. I la pressió és forta. Al començament em molestava a dir-li a tothom que em preguntava: «Oblida-te’n, això és pràcticament impossible. Això de les nominacions al Nobel és confidencial. No se’n pot parlar, no està bé i no ho veuen bé els que decideixen a qui atorgar-lo.» I últimament, ja m’he cansat. Ja pots dir el que vulgues que les ganes que la ciència a Espanya reba un Nobel són tan grans que no s’atén a raons. No em volen escoltar [riu].

Hem parlat del descobriment de les CRISPR, de les seues aplicacions mèdiques… sembla que tot ens condueix cap al sistema immune. Així ocorre també amb alguns tipus de càncer, per exemple, per als quals la immunoteràpia ha esdevingut la gran aposta terapèutica. La solució vindrà des de dins, del sistema immune?

Jo crec que és, no sé si dir-ho la possibilitat més sensata, però sí la més immediata i la més natural. A veure, tens una malaltia que el nostre sistema immune, que és molt millor que el dels bacteris, hauria de ser capaç de controlar. I no la controla perquè, en el cas del càncer, les cèl·lules cancerígenes són capaces d’evadir aquesta resposta immunològica. Doncs fem que el nostre sistema immune sí que siga capaç d’eliminar-les a pesar d’aquest mecanisme d’evasió. Tenint en compte que el nostre sistema immune depèn de cèl·lules, pots retirar-les de l’organisme, modificar-les i tornar-les a ficar. Més net, impossible.

És imperatiu ja en aquest punt un debat social i de caràcter global per a veure fins on es vol arribar?

Absolutament. Ja hi ha hagut diverses reunions i bé, cal fer-ho i ràpidament perquè això continuarà avançant i el ritme és tremend.

A més, sembla que hi haja com una cursa entre països per avançar, no?

És clar. I dius: de segur que hi deu haver algun país que farà això i nosaltres ens en quedarem fora. Tot això evidentment s’ha de parlar i s’ha d’arribar a un acord, que hauria de ser global. Això seria l’ideal, però evidentment és molt complicat. Fa molt de temps que es pot modificar el material genètic d’un ésser viu. Per què no hi havia una preocupació? Perquè anàvem amb bicicleta i ara tenim un automòbil que va a tota velocitat. Arribarem molt abans. Qui tenia accés a aquesta tecnologia que hi havia abans? Molt pocs. Quines coses es podien fer? Molt poques. Ara hi pot tenir accés quasi qualsevol laboratori de biologia molecular i es pot fer molt ràpidament. Tot això és el que fa que hi haja una certa urgència pel tema.

«Abans anàvem amb bicicleta i ara amb CRISPR tenim un automòbil que va a tota velocitat»

Vostè es veu en la necessitat de comunicar sobre temes que no són senzills i que generen moltes expectatives. Com ho fa i com ha variat aquesta forma de comunicar-se amb el públic al llarg d’aquests últims anys?

Sóc professor des de fa més de vint anys i sempre s’intenta que la gent t’entenga, però quan parles a estudiants de biologia saps que t’entendran sí o sí amb poc esforç. Quan intentes explicar el mateix a la societat, fins i tot a científics que no siguen del camp de la biologia, la cosa es complica molt. Recorde la primera xarrada de divulgació que vaig fer, que va ser al gener de 2016. Em vaig passar tot el Nadal preparant-me aquella xarrada amb un esglai al cos que no me’l lleva ningú [riu]. Ni me’n vaig anar de vacances ni res. Vaig fer un gran esforç i quan vaig acabar em van dir que era el més clar que havien sentit en molts anys. Va merèixer la pena i a més va ser tremendament gratificant.

francis mojica

Foto: Roberto Ruiz

Era una conferència sobre CRISPR?

Sobre la història de CRISPR i les aplicacions en un auditori d’allò més variat. Jo pensava que no era capaç de divulgar. No m’havia decidit per la divulgació perquè pensava: «Faré que la gent es frustre quan senta coses que no entén, millor em quede al meu territori, fent xarrades a especialistes.» Ara, quan m’inviten a una xarrada de divulgació, si puc, l’accepte perquè, amb diferència, és el més bonic. I perquè fa falta també. Ara la por és distinta, és a no transmetre passió i a no explicar-ho amb ànim.

Quina és la pregunta que li fan més sovint?

Sempre les relacionades amb ètica i amb les aplicacions. També si «vostè creu que es podrà curar la meua malaltia o la del meu fill i d’ací a quant temps», qüestions per a les quals no tinc resposta.

Quan parlem de CRISPR, les metàfores que s’utilitzen tant en la comunitat científica com en els mitjans de comunicació: el «talla i enganxa», l’edició, les tisores moleculars… Contribueixen a una millor comprensió del procés o se simplifica massa?

Jo et diria que fa tres anys el «talla i enganxa» explicava tot el que feia CRISPR. Ara no. Ara això és una mínima part. Continua sent potser la que pot tenir més repercussió, però no és l’única. Ara mateix això de tallar és una de les possibilitats, però quan a aquestes tisores els lleves la possibilitat de tallar, el que tens és un transportador. És una proteïna que no talla però que la pots portar a qualsevol lloc del genoma de qualsevol ésser viu i és capaç de trobar vint nucleòtids, vint lletres, entre 3.000 milions de lletres. Quan li lleves aquesta capacitat de tallar a la proteïna li pots afegir, per exemple, una llumeneta, una proteïna fluorescent que t’il·lumina dins de la cèl·lula on es troba un lloc concret i com es mou al llarg del cicle cel·lular. I pots il·luminar un lloc o set llocs distints i veure com interaccionen entre ells. També pots unir proteïnes a aquest transportador que activen l’expressió gènica o que la reprimisquen sense modificar material genètic.

Necessitarem noves metàfores per a ampliar el significat de CRISPR?

Sí. Alguna de genèrica com el transportador o com les sondes que envien als planetes.

Vostè va ser la persona que va encunyar el terme CRISPR.

T’ho imagines? Jo és que no m’ho crec. Vaig encunyar inicialment un altre terme que era SRSR (short regularly spaced repeat) i després em van convèncer per a canviar-lo.

«Fa tres anys la metàfora de “talla i enganxa” explicava tot el que feia CRISPR. Ara, no»

Per què hi havia aquesta necessitat de canviar el nom, d’arribar a un de comú per a tota la comunitat científica?

Em van enviar un correu d’un grup de la Universitat d’Utrecht, que treballava en identificació molecular utilitzant aquestes regions com a marcadors genètics per a diferenciar entre soques d’M. tuberculosi. Ells utilitzaven des del 1992 el terme DR (de direct repeats). Durant aquesta dècada va haver-hi altres grups que seqüenciaven genomes complets i hi havia diversitat de noms fins que en el 2000 vam dir: «Formen part d’una mateixa família, els direm SRSR.» Quan em van contactar d’Utrecht em van dir: «Posem-nos d’acord i se soluciona el tema». I tot motivat perquè ells acabaven de trobar uns gens al costat de les repeticions als quals volien donar nom també. Llavors els vaig proposar CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats), RISR ( regularly interspaced short repeats) i algun més. I immediatament em van contestar: «CRISPR ens pareix fantàstic, es pronuncia bé i és una entrada única en les bases de dades.» En l’article va ser la primera vegada en què es va utilitzar CRISPR. Van tenir el detall de comentar que havien discutit sobre el nom amb mi. De fet, no fa molt, per a publicar el correu en un llibre, em vaig posar en contacte amb Ruud Jansen, que va ser qui em va escriure, i li vaig preguntar: «Em deixes publicar açò?» I em va contestar: «Però donares tu el nom? Jo pensava que se m’havia acudit a mi.» Després em vaig assabentar que anava dient que se li havia acudit a ell. Però és que a més jo ho tenia molt clar, que seria una cosa molt important. En aquell moment no sabia que era el sistema immunològic, sinó un sistema de repeticions associat a unes proteïnes que estaven presents en molts microorganismes, vaig dir: «Això tindrà repercussió. I aquest nom quedarà.»

© Mètode 2018 - 97. #Biotec - Primavera 2018

Observatori de les Dues Cultures, revista Mètode.

Llicenciada en Periodisme per la Universitat Autònoma de Barcelona i Màster en Història de la Ciència i Comunicació Científica per la Universitat de València. És membre de l’Observatori de les dues cultures, grup d’investigació pluridisciplinari de la Universitat de València que analitza les relacions entre periodisme i ciència. Actualment, la seua recerca se centra en la comunicació del càncer, tant en la premsa com en les xarxes socials.