Xerrada als alumnes de 1r i 2n de batxillerat científic de l'Escola Petit Estel - La Nova

1. CRISPR/Cas9
Xerrada 1r i 2n de batxillerat
científic a l’Escola Petit Estel – La
Nova
CRISTINA PRIETO PASCUAL
Grau de Genètica (UAB)

2. ÍNDEX
CRISPR/Cas9 ÍNDEX2 http://www.nature.com/news/crispr-gene-editing-is-just-the-beginning-1.19510
1. Presentació
 Cristina Prieto – UAB – Genètica
2. Introducció
 Cèl·lula procariota
 Descripció CRISPR/Cas
3. Descobriment
 Cronologia – Francis Mojica
4. Defensa procariota
 Infecció – Adquisició – crARNs – Interferència
5. Eina tecnològica
 NHEJ – HDR
6. Aplicacions
 Producció –Teràpia
7. Consideracions ètiques
 Bebès a la carta

3. PRESENTACIÓ
CRISPR/Cas9 PRESENTACIÓ – d’ex-alumna del Petit-Estel a ex-alumna de la UAB3

4. PRESENTACIÓ
CRISPR/Cas9 PRESENTACIÓ – universitats espanyoles4 http://cervantes.cpd.ua.es/es/internet/unimapa.htm

5. PRESENTACIÓ
CRISPR/Cas9 PRESENTACIÓ5 http://www.uab.cat/web/estudiar/llistat-de-graus/pla-d-estudis/estructura-del-pla-d-8217-estudis/x-1345467811493.html?param1=1231491110582

6. INTRODUCCIÓ
CRISPR/Cas9 INTRODUCCIÓ – cèl·lula procariota6 Juan et al. (2008). Biologia i geologia 4, ESO. Barcelona: Grup Promotor Santillana, Projecte la Casa del Saber.
 CRISPR té origen procariota (Archaea i Bacteria).
 Recordatori dels components d’una cèl·lula procariota:
o Cromosoma (ADN)
o Ribosomes
o ARN, proteïnes, nutrients
?

7. INTRODUCCIÓ
CRISPR/Cas9 INTRODUCCIÓ – descripcióCRISPR/Cas7 http://faculty.samford.edu/~djohnso2/44962w/405/_04dnareplication.html i https://en.wikipedia.org/wiki/CRISPR
Van trobar al genoma bacterià una seqüència repetitiva amb estructura particular

8. INTRODUCCIÓ
CRISPR/Cas9 INTRODUCCIÓ – descripcióCRISPR/Cas8 https://www.iconfinder.com/
Van trobar al genoma bacterià una seqüència repetitiva amb estructura particular
POP – Aina – POP – Sara – POP – Joan – POP
Repetició - Espaiador1 - Repetició - Espaiador2 - Repetició - Espaiador3 - Repetició...

9. INTRODUCCIÓ
CRISPR/Cas9 INTRODUCCIÓ – descripcióCRISPR/Cas9 http://faculty.samford.edu/~djohnso2/44962w/405/_04dnareplication.html i https://en.wikipedia.org/wiki/CRISPR
 CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) ADN
 Cas (CRISPR associated) proteïnes (nucleases: tallen àcids nucleics)

10. DESCOBRIMENT
CRISPR/Cas9 DESCOBRIMENT – cronologia10 http://imem.ua.es/en/about-us/francisco-juan-martinez-mojica.html

11. DEFENSA PROCARIOTA
CRISPR/Cas9 DEFENSA – contra fags i plasmidis11
CRISPR/Cas és un sistema d’immunitat adquirida bacterià contra ADN exogen
 Fonts d’ADN forà:
o Bacteriòfags
o Plasmidis
 Passos en la defensa:
0. Infecció
1. Adquisició de nous espaiadors
2. Expressió de proteïnes Cas i ARN guia
3. Interferència (tall del proto-espaiadors)
http://www.nature.com/news/crispr-gene-editing-is-just-the-beginning-1.19510

12. USOS A PART DE DEFENSA
CRISPR/Cas9 DEFENSA – altres usos12
 Suïcidi altruista:
o Bacteri + profag en una comunitat
https://www.wikipedia.org i Westra et al. (2014). CRISPR–Cas systems: beyond adaptive immunity. Nature Reviews Microbiology, 12(5), 317-326
 Formació d’espores:
o Dèficit de nutrients a Myxococcus xanthus
 Augment de patogenicitat:
o Eliminació proteïna de superfície a Francisella novicida

13. EINATECNOLÒGICA
CRISPR/Cas9 EINATECNOLÒGICA – reparacióADN13
 Passos en edició de genomes:
1. Generar l’ARN guia (sgRNA)
2. Introduir a les cèl·lulesCas9 + sgRNA + plantilla d’ADN
3. Tall de doble cadena (DSB) per part de Cas9
4. Reparació per HDR
Hsu et al. (2014). Development and Applications of CRISPR-Cas9 for Genome Engineering. Cell, 157(6), 1262-1278
DSB: double strand break
sgRNA: single guide RNA
Template: plantilla
Indel: insertion/deletion

14. EINATECNOLÒGICA
CRISPR/Cas9 EINATECNOLÒGICA – avantatges14
 Recordatori: les nucleases Cas no són les úniques que existeixen
o ZFN (nucleasa tipus dits de zinc)
o TALE (nucleasa tipus Transcription activator-like effector)
 Avantatges del sistema CRISPR/Cas:
1. Fàcil de construir i fer servir
2. Barat i ràpid
3. Especificitat de tall
4. Permet diversos canvis alhora
5. Funciona en qualsevol organisme
Mahfouz et al. (2014). Genome engineering via TALENs and CRISPR/Cas9 systems. Plant Biotechnology Journal, 12(8), 1006-1014.

15. APLICACIONS
CRISPR/Cas9 APLICACIONS – en bacteris i antibiòtics15 Pflughoeft et al.. (2012). Human Microbiome in Health and Disease. Annu. Rev. Pathol. Mech. Dis., 7(1), 99-122
1. En bacteris:
a) Tipificar
b) Vacunar contra bacteriòfags
c) Evitar la dispersió de resistències antibiòtiques
2. Produir antibiòtics selectius

16. APLICACIONS
CRISPR/Cas9 APLICACIONS – edició genòmica16
3. Edició genòmica
-- ACTGGGGGCCCATGGTACCGGTTAATTACCGGTAC --
--Aquesta proteïna genera energia a partir de glucosa --
-- ACTGGGGGCCCATGGTACCGGTTAATTACCGCCAC --
--Aquesta proteïna genera energia a partir de glu??sa --

17. APLICACIONS
CRISPR/Cas9 APLICACIONS – edició genòmica17
3. Edició genòmica
a) Corregir una mutació
-- ACTGGGGGCCCATGGTACCGGTTAATTACCGGTAC --
--Aquesta proteïna genera energia a partir de glucosa --
-- ACTGGGGGCCCATGGTACCGGTTAATTACCGCCAC --
--Aquesta proteïna genera energia a partir de glu??sa --
(a)

18. APLICACIONS
CRISPR/Cas9 APLICACIONS – edició genòmica18
3. Edició genòmica
a) Corregir una mutació
b) Eliminar informació -- ACTGGGGGCCCATGGTACCGGTTAATTACCGGTAC --
--Aquesta proteïna genera energia a partir de glucosa --
-- ACTGGGGGCCCATGGTACCGGTTAATTACCGCCAC --
--Aquesta proteïna genera energia a partir de glu??sa --
-- ACTGGGGGCCCATGGTACCGGTTAATTACC --
--Aquesta proteïna genera energia a partir de --
(a)
(b)

19. APLICACIONS
CRISPR/Cas9 APLICACIONS – edició genòmica19
-- ACTGGGGGCCCATGGTACCGGTTAATTACCGGTAC --
--Aquesta proteïna genera energia a partir de glucosa --
-- ACTGGGGGCCCATGGTACCGGTTAATTACCGCCAC --
--Aquesta proteïna genera energia a partir de glu??sa --
-- ACTGGGGGCCCATGGTACCGGTTAATTACC --
--Aquesta proteïna genera energia a partir de --
-- ACTGGGGGCCCATGGTACCGGTTAATTACCGGTACCATACCG --
--Aquesta proteïna genera energia a partir de glucosa i lactosa --
(a)
(b)
(c)
3. Edició genòmica
a) Corregir una mutació
b) Eliminar informació
c) Afegir informació

20. APLICACIONS
CRISPR/Cas9 APLICACIONS – edició genòmica20
http://www.nature.com/news/crispr-tweak-may-help-gene-edited-crops-bypass-biosafety-regulation-1.18590
http://www.nature.com/news/super-muscly-pigs-created-by-small-genetic-tweak-1.17874
3. Edició genòmica
a) Corregir una mutació
b) Eliminar informació
c) Afegir informació
Exemples:
o Per augmentar la producció:
» Cultius tolerants a estrès o resistents a infeccions víriques
» Retardar la maduració de fruites
» Modificar animals de granja perquè siguin més musculats

21. APLICACIONS
CRISPR/Cas9 APLICACIONS – edició genòmica21
http://www.nature.com/news/crispr-tweak-may-help-gene-edited-crops-bypass-biosafety-regulation-1.18590
http://www.nature.com/news/super-muscly-pigs-created-by-small-genetic-tweak-1.17874
http://www.nature.com/news/gene-drive-mosquitoes-engineered-to-fight-malaria-1.18858
3. Edició genòmica
a) Corregir una mutació
b) Eliminar informació
c) Afegir informació
Exemples:
o Per augmentar la producció:
» Cultius tolerants a estrès o resistents a infeccions víriques
» Retardar la maduració de fruites
» Modificar animals de granja perquè siguin més musculats
o Amb finalitats terapèutiques:
» Òrgans de porc segurs per trasplantar a humans
» Mosquits incapaços de transmetre la malària
» Models animals per estudiar malalties
∙ Albinisme
∙ Càncer
∙ Distròfia muscular
∙ Causades per infeccions víriques (SIDA, hepatitis B)
∙ ...

22. CONSIDERACIONS ÈTIQUES
CRISPR/Cas9 ÈTICA – bebès a la carta22 http://gizmodo.com/heres-why-we-ll-eventually-have-to-accept-designer-babi-1746216328
Necessitat de regular l’ús de CRISPR/Cas9:
o Abans era prohibit en embrions, espermatozoides i oòcits humans
» Consentiment
» Permanència del canvi (descendència)
o S’editen embrions humans l’abril de 2015
» FIV, inviables
o Cimera sobre Edició Genètica el desembre de 2015
» Acceptable editar línia germinal humana si no condueix al naixement d'una persona
o Futur
» Bebès a la carta?

23. CRISPR/Cas9 DESPEDIDA23
MOLTES
GRÀCIES!
ALGUNA PREGUNTA?