Modificar genéticamente una planta está lejos de ser inofensivo

En la actualidad se están discutiendo varias técnicas nuevas de modificación genética, para determinar si los productos que se obtendrían de ellas deberían o no ser regulados como los OMG transgénicos. Tras la audición parlamentaria [1] de abril de 2016, vamos a tratar de comprender algunos de los riesgos potenciales relacionados con la utilización de una técnica de modificación genética, sea cual sea, en un cultivo de células vegetales.

Las técnicas de modificación genética, nuevas o antiguas, no están completamente controladas: aunque permiten aportar ciertas características nuevas a un ser vivo (como la capacidad de tolerar un herbicida), también producen de forma no intencionada otras modificaciones, en sitios denominados "no diana" (off-target en inglés) dado que se dan en puntos del genoma distintos al sitio objetivo inicial. El 7 de abril de 2016, de forma similar a lo señalado por Yves Bertheau (exmiembro del Alto Consejo de Biotecnologías francés, el HCB) en diciembre de 2015, Jean-Cristophe Pagès, presidente del Comité Científico del HCB exponía ante la oficina parlamentaria la evaluación de opciones científicas y técnicas (OPECST) en relación a una de estas nuevas técnicas, Crispr/Cas9. Decía que "no hay que olvidar cuáles son las dificultades de su aplicación [...] especialmente in vivo en el animal, en la medida en que es necesario aportar una matriz y que en la actualidad estamos teniendo grandes problemas con la vectorización. In vitro, en cultivo, sin embargo, es algo más fácil, y es por esto que la mayoría de solicitudes están relacionadas con la investigación y con aplicaciones en las que podemos reconstituir el organismo a partir de un cultivo in vitro, lo que concierne efectivamente a ciertas plantas"... Sin embargo, como veremos a continuación, la opinión del Comité Científico del HCB el 4 de febrero de 2016 - que se convertiría más tarde en informe provisional - no menciona tales dificultades in vivo, ni tales "facilidades" in vitro.

Desde Inf’OGM proponemos una visión de conjunto de los efectos no deseados y no controlables en las diferentes etapas del proceso de modificación genética. Nos interesaremos por la etapa de vectorización mencionada por Jean-Cristophe Pagès, que consiste en aportar a la célula el material destinado a generar la modificación genética deseada. Pero también nos referiremos a las etapas previas a esta fase de vectorización, que parecen ser fuentes de estrés capaces de inducir mutaciones y epimutaciones.

Mutación, epimutación, ¿de qué estamos hablando?

Una mutación se define normalmente como una modificación de la información genética contenida en un organismo, ya sea en forma de ADN o de ARN. Las mutaciones son hereditarias. Pueden ser "silenciosas", es decir, no tener ninguna implicación en el mecanismo del organismo; pero también pueden afectar a la expresión de uno o varios genes, modificando el metabolismo.
Las epimutaciones son mutaciones que afectan a la expresión de una secuencia genética pero que no se deben a una modificación de la secuencia genética en sí. Pueden, por ejemplo, deberse a un cambio de la composición química de los ladrillos básicos del ADN, los nucleótidos.

Preparación de las células a transformar

La primera etapa antes de poder introducir material en las células (la vectorización de la que habla J.-C. Pagès) consiste en la preparación de las células vegetales. Los técnicos de laboratorio rompen la pared de las células, eliminándola. Las células vegetales cuya pared ha desaparecido, denominadas protoplastos, se vuelven por tanto transformables, y los biólogos pueden hacer entrar en ellas toda una serie de herramientas, como proteínas grandes, ARN y/o ADN codificante. Además, como recuerda Yves Bertheau, esta "simple" formación de protoplastos induce mutaciones y epimutaciones, un fenómeno observado frecuentemente en la literatura científica [2].

El simple cultivo de células induce mutaciones

La segunda etapa consiste en el cultivo de los protoplastos. El propio hecho de poner las células en cultivo genera mutaciones y epimutaciones. Lo más sorprendente es que la literatura científica demuestra que los mecanismos en los que se basa la aparición de estas mutaciones y epimutaciones sigue conociéndose bastante poco, tras décadas de utilización [3]. Este fenómeno, denominado variación somaclonal, solía ser utilizado para crear diversidad genética en procesos de mejora vegetal. La Asociación Nacional de Industrias Semilleras (GNIS) explica así que "la variación somaclonal es la modificación que se observa en ciertas células tras un ciclo largo de cultivos in vitro sin regeneración. Por tanto, estas células ya no son idénticas a la planta madre. Esta variación puede deberse a una modificación del genoma nuclear o del genoma de los orgánulos citoplásmicos" [4].
En otras palabras, las plantas obtenidas a partir de estas células tendrán características diferentes. El GNIS hace un último apunte interesante: "las modificaciones de características obtenidas son poco estables, y no siempre se dan en la planta regenerada o en su descendencia". ¿La razón? Las modificaciones aparecidas (epimutaciones) pueden hacer desaparecer las mutaciones obtenidas [5]... Como explica Yves Bertheau, "parece difícil prever en tales condiciones qué impactos podría tener esta puesta en cultivo de células tras la utilización de una nueva técnica de modificación genética".

Finalmente, la vectorización...

Una vez preparadas las células y puestas en cultivo, estamos ya listos para introducir el material destinado a generar la modificación deseada. Dependiendo de la técnica este material puede consistir en proteínas y/o secuencias genéticas de tipo ARN o ADN - molécula utilizada más frecuentemente en el caso de plantas - codificantes (oligonucleótidos, plásmidos, virus...) Los métodos utilizados para hacer entrar este material en las células consisten básicamente en hacer agujeros en las membranas que quedan (citoplásmica y nuclear) en la célula. Además, como explica Yves Bertheau, hacer agujeros induce, una vez más, mutaciones y epimutaciones [6]. Por lo general este investigador estima que es imposible diseñar un método general de evaluación de los riesgos, dado que es preciso elegir entre varias técnicas de vectorización y distintos tipos de material, todo según las secuencias genéticas a introducir y las especies a transformar. Al final, sólo un análisis caso por caso, como el utilizado en la legislación sobre OMG, permite evaluar los posibles riesgos vinculados a todos estos efectos no intencionados.

El informe provisional del Comité Científico del HCB no menciona estas mutaciones

En un artículo publicado en 2011 los investigadores estimaban que el 35% de todos los efectos no intencionales observados tras una modificación genética de la variedad de arroz Senia por transgénesis se deben al propio proceso de transformación de las células [7]. El fenómeno, por tanto, no es inofensivo.

Sorprendentemente y a pesar de las declaraciones de su Presidente ante el OPECST, el Comité Científico del HCB no ha mencionado estos riesgos en su informe provisional sobre riesgos relacionados con las nuevas técnicas [8]. Aunque la cuestión de la "vectorización" sí es considerada en las fichas del CS para cada técnica, se limita solamente a mencionar los métodos de utilización de cada técnica y de describir cómo se introduce el material en las células. En ningún momento se hace referencia a las mutaciones y epimutaciones que pueden surgir en cada una de las etapas, como acabamos de ver. El HCB está formado por un comité de expertos científicos, y por tanto se espera de este comité que discuta y explique, y no que ignore puntos como estos. La vectorización - por hablar de aquello que sí es mencionado en el informe del CS - no parece estar completamente a punto para según qué técnicas; para la mutagénesis dirigida por oligonucleótidos, se dice que "se están ensayando numerosas moléculas o mezclas de moléculas para mejorar la vectorización que funciona relativamente bien in vitro pero muy poco en organismos enteros (Liang et al., 2002)" [9].

Traducción : Observatorio OGM de Ecologistas en Acción

[1Inf’OGM, « Crispr/Cas9 : encore inefficient en santé, mais déjà bon en agriculture ? », Eric MEUNIER, 2 de mayo de 2016

[2« Stress induces plant somatic cells to acquire some features of stem cells accompanied by selective chromatin reorganization », Florentin, A. et al., (2013), Developmental Dynamics, 242(10), 1121-1133 ; « Developmental stage specificity and the role of mitochondrial metabolism in the response of Arabidopsis leaves to prolonged mild osmotic stress », Skirycz, A. et al., (2010). Plant Physiology, 152(1), 226-244 ; « Arabidopsis mesophyll protoplasts : a versatile cell system for transient gene expression analysis », Yoo, S.-D. et al., (2007). Nat. Protocols, 2(7), 1565-1572.

[3« Cell culture-induced gradual and frequent epigenetic reprogramming of invertedly repeated tobacco transgene epialleles », Krizova, K. et al., (2009). Plant Physiology, 149(3), 1493-1504 ; « Extended metAFLP approach in studies of tissue culture induced variation (TCIV) in triticale », Machczyńska, J. et al., (2014). Molecular Breeding, 34(3), 845-854 ; « Tissue culture-induced novel epialleles of a Myb transcription factor encoded by pericarp color1 in maize », Rhee, Y. et al., (2010). Genetics, 186(3), 843-855 ; « Transformation-induced mutations in transgenic plants : analysis and biosafety implications », Wilson, A.K. et al., (2006). Biotechnol Genet Eng Rev, 23(1), 209-238 ; « A whole-genome analysis of a transgenic rice seed-based edible vaccine against cedar pollen allergy », Kawakatsu, T. et al., (2013). DNA Research 20, 623-631 ; « Recent progress in the understanding of tissue culture-induced genome level changes in plants and potential applications », Neelakandan et al., 2012, Plant Cell Reports, 31(4), 597-620

[5« Meiotic transmission of epigenetic changes in the cell-division factor requirement of plant cells », Meins, F. et al., (2003). Development, 130(25), 6201-6208.

[6« Cell biology : delivering tough cargo into cells », Marx, V. (2016). Nat Meth, 13(1), 37-40.

[7« Only half the transcriptomic differences between resistant genetically modified and conventional rice are associated with the transgene », Montero, M. et al., (2011). Plant Biotechnology Journal, 9(6), 693-702.

[8Inf’OGM, « FRANCE – Cacophonie au HCB sur les nouvelles techniques de transformation du vivant », Eric MEUNIER, 9 de febrero de 2016

[9Informe del Comité Científico del HCB, página 50