La edición del genoma ha revolucionado la ingeniería genética vegetal, proporcionando herramientas precisas para modificar características de los cultivos. Sin embargo, uno de los desafíos persistentes en este campo es la manipulación precisa de grandes inserciones, deleciones e inversiones cromosómicas. En este contexto, un estudio reciente dirigido por Zhao et al. ha desarrollado una estrategia innovadora de edición genética denominada en inglés «dual prime editing» (DualPE), que quizá podría traducirse por edición primaria dual (EPDual). La técnica, basada en el sistema general de edición primaria, permite realizar cambios estructurales de gran escala en el ADN de plantas con una eficiencia sin precedentes.
La EPDual se basa en la combinación de una transcriptasa reversa fusionada con una versión modificada de la nucleasa Cas9, conocida como Cas9nicasa. Esta combinación permite realizar cortes precisos en el ADN y facilitar modificaciones genómicas de gran tamaño. Para guiar estas modificaciones, el sistema emplea dos ARN guía de edición primaria (ARNgep), lo que permite generar sustituciones, deleciones e inversiones de fragmentos de ADN de hasta más de 200 kilobases con alta precisión.
En sus experimentos, los investigadores lograron eliminar fragmentos de ADN de entre 500 pares de bases y 2 megabases en protoplastos y plantas de trigo. Además, demostraron que la EPDual es capaz de reemplazar fragmentos de hasta 258 kilobases en el genoma del trigo sin necesidad de ADN donante. Asimismo, el sistema permitió realizar inversiones precisas de hasta 205,4 kilobases en plantas de trigo con eficiencias de hasta un 51,5 %.
Aplicable a diferentes especies
El impacto de esta técnica no se limita solo al trigo. Los investigadores probaron la efectividad de EPDual en plantas dicotiledóneas como Nicotiana benthamiana y tomate, logrando tasas de edición de hasta un 72,7%. Esto demuestra que la técnica es aplicable a diferentes especies vegetales, lo que amplía significativamente su potencial en la mejora genética de cultivos.
La capacidad de la EPDual para realizar modificaciones genómicas de gran escala y alta precisión representa un avance significativo en la ingeniería genética de plantas. Hasta ahora, lograr cambios estructurales de gran magnitud en el ADN vegetal era un proceso complejo y con bajas tasas de éxito. Este nuevo enfoque ofrece una alternativa eficiente para la investigación biológica y la mejora de cultivos, permitiendo la manipulación de características genéticas de manera más precisa y controlada.
Las aplicaciones de esta tecnología pueden ser diversas y de gran impacto en la agricultura. Por ejemplo, podría utilizarse para eliminar genes no deseados, insertar secuencias beneficiosas o reconfigurar el genoma de los cultivos para mejorar su resistencia a enfermedades, incrementar su productividad o adaptar las plantas a condiciones ambientales adversas. Además, el uso de la EPDual podría acelerar los programas de mejoramiento genético sin necesidad de introducir ADN exógeno, lo que podría ayudar a superar las restricciones regulatorias sobre los cultivos genéticamente modificados.
En conclusión, la tecnología DualPE desarrollada por Zhao et al. representa un avance trascendental en la edición del genoma vegetal. Su capacidad para realizar deleciones, sustituciones e inversiones de fragmentos de ADN a gran escala con alta precisión y eficiencia amplía significativamente las herramientas disponibles para la ingeniería genética en plantas. Con aplicaciones tanto en investigación como en la mejora de cultivos, DualPE se posiciona como una herramienta clave en la biotecnología agrícola del futuro.
Referencia: Zhao, Y., Huang, Z., Zhou, X. et al. Precise deletion, replacement and inversion of large DNA fragments in plants using dual prime editing. Nat. Plants (2025). https://doi.org/10.1038/s41477-024-01898-3.
