CRISPR: qué es, para qué sirve y cómo ha transformado la historia de la biología moderna
CRISPR: qué es, para qué sirve y cómo ha transformado la historia de la biología moderna
La edición genética mediante CRISPR representa uno de los avances científicos más importantes del siglo XXI. Su impacto ha reconfigurado la biotecnología, la medicina, la agricultura, la biología molecular y la comprensión misma de los organismos vivos. CRISPR no surgió de la noche a la mañana: sus raíces se remontan a observaciones microbiológicas hechas hace más de tres décadas, las cuales posteriormente se convirtieron en la base de una herramienta de precisión sin precedente. Para el público general, entender qué es CRISPR, quiénes participaron en su desarrollo, cómo se usa hoy y cuál es su estado en México es fundamental para comprender el rumbo actual de las ciencias de la vida.
¿Qué es CRISPR?
En esencia, CRISPR es un mecanismo natural de defensa utilizado originalmente por bacterias y arqueas para protegerse de virus invasores. Estos microorganismos almacenan pequeños fragmentos del ADN viral en regiones repetitivas denominadas CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), que funcionan como archivos biológicos de infecciones pasadas. Posteriormente, utilizan proteínas asociadas —destacadamente la nucleasa Cas9— para reconocer y cortar el material genético del virus cuando vuelve a aparecer. La conversión de este sistema natural en una herramienta capaz de editar ADN de manera específica, precisa y relativamente sencilla representa una revolución para la biología moderna, pues permite insertar, eliminar o modificar secuencias genéticas con fines de investigación, terapéuticos o productivos.
Aunque este sistema se popularizó mundialmente a partir de 2012, sus descubrimientos iniciales datan de finales de la década de 1980. En 1987, el investigador Yoshizumi Ishino y su equipo describieron por primera vez secuencias repetitivas inusuales en E. coli sin comprender todavía su función. Durante los años 1990 y principios de los 2000, diversos grupos científicos —en particular los liderados por Francisco Mojica en la Universidad de Alicante— identificaron la distribución universal de estas secuencias en microorganismos y propusieron que estaban relacionadas con un sistema inmune adaptativo. La hipótesis de Mojica, basada en años de análisis comparativo de genomas, resultó ser un parteaguas que permitió comprender que aquellas secuencias repetidas no eran residuos evolutivos, sino elementos funcionales clave. Sin la base teórica propuesta por Mojica, las aplicaciones contemporáneas de CRISPR no habrían sido posibles.
El desarrollo práctico de la edición genética mediante CRISPR cobró fuerza cuando las científicas Jennifer Doudna (Universidad de California, Berkeley) y Emmanuelle Charpentier (entonces en la Universidad de Umeå) demostraron en 2012 que el sistema CRISPR-Cas9 podía programarse para cortar ADN en sitios específicos mediante el diseño de un ARN guía. Este hallazgo desencadenó un fenómeno sin precedente, permitiendo a laboratorios en todo el mundo editar genes de plantas, animales, cultivos celulares humanos e incluso embriones no viables con una eficiencia y precisión nunca antes alcanzadas. Doudna y Charpentier recibieron el Premio Nobel de Química en 2020, consagrando su trabajo como uno de los descubrimientos más influyentes de la biología contemporánea.
Antes de CRISPR, la biología molecular dependía de técnicas de modificación genética laboriosas como TALENs o zinc-finger nucleases, que requerían meses de diseño y un alto costo económico. CRISPR redujo estos límites, democratizando la edición genética y permitiendo que laboratorios con menos recursos también participaran en la frontera de la investigación. Este impacto no se limita a la ciencia: diversas aplicaciones, desde cultivos agrícolas más resistentes hasta terapias génicas experimentales contra enfermedades hereditarias, se han consolidado gracias a CRISPR. De manera destacada, la primera terapia génica aprobada basada en CRISPR para tratar anemia falciforme fue autorizada en 2023, marcando un hito histórico para la medicina.
El desarrollo de CRISPR ha estado acompañado de investigadores con trayectorias diversas, cuya formación temprana influyó en sus contribuciones científicas. Jennifer Doudna creció en Hilo, Hawái, rodeada de naturaleza, lo que despertó su interés por la biología y la química desde la adolescencia. Su juventud estuvo marcada por la lectura de textos científicos y la presencia de profesores que le impulsaron a dedicarse a la ciencia básica. Emmanuelle Charpentier, nacida en Juvisy-sur-Orge, Francia, mostró desde adolescente un interés temprano en microbiología y salud pública. Sus estudios en París y su inclinación por los mecanismos moleculares de la patogénesis la llevaron a investigar ARN bacteriano, pieza clave para entender el sistema CRISPR-Cas9.
Otros científicos relevantes incluyen a Virginijus Šikšnys, investigador lituano que de forma independiente describió funciones clave de Cas9; a Feng Zhang, del Broad Institute, quien adaptó CRISPR para su uso en células de mamíferos; y a George Church, pionero en biología sintética que ha impulsado aplicaciones avanzadas como la edición genética múltiple (multiplex) y la des-extinción de especies. Sus infancias, aunque distintas, coinciden en una profunda curiosidad científica desde temprana edad y un acceso temprano a la educación formal en ciencias, lo que marcó sus futuras contribuciones.
CRISPR no ha sido únicamente una herramienta; ha constituido una plataforma para inventos y descubrimientos transformadores. Entre los más relevantes se encuentran la creación de "librerías CRISPR" para apagar miles de genes simultáneamente y estudiar sus funciones, los modelos animales con mutaciones específicas creados en semanas en lugar de años, los cultivos agrícolas tolerantes al estrés hídrico, los diagnósticos basados en CRISPR como SHERLOCK y DETECTR que detectan virus en cuestión de minutos, y el desarrollo de nuevas generaciones de enzimas como Cas12 y Cas13 capaces de editar ADN o ARN con alta especificidad. Cada avance ha abierto puertas antes impensables para comprender enfermedades complejas, desarrollar vacunas, mejorar alimentos o estudiar evolución molecular.
CRISPR EN MÉXICO
En México, la investigación en edición genética CRISPR ha crecido de manera constante durante la última década. Instituciones como la UNAM, el CINVESTAV, el Instituto de Biotecnología, el IPN, la UAM y universidades estatales han incorporado CRISPR en estudios de fitomejoramiento, resistencia bacteriana, enfermedades crónicas, análisis genómico y biología del desarrollo. Uno de los aportes más relevantes en el país es la aplicación de CRISPR para el estudio de patógenos agrícolas, particularmente en maíz y chile, cultivos estratégicos para la seguridad alimentaria nacional. Asimismo, grupos de investigación trabajan en terapias génicas experimentales para enfermedades metabólicas y cáncer, aunque aún en etapas tempranas debido a la regulación bioética mexicana. En materia de enseñanza, México ha integrado CRISPR en programas universitarios de biología, biomedicina y biotecnología, formando nuevas generaciones de científicos capaces de competir globalmente.
Al observar la evolución histórica de CRISPR, desde los primeros hallazgos en genomas bacterianos hasta su uso en medicina, agricultura, biología evolutiva e ingeniería genética, es evidente que esta herramienta cambiará profundamente el futuro de la humanidad. La capacidad de modificar el ADN con precisión y responsabilidad plantea oportunidades extraordinarias, pero también desafíos éticos que deben abordarse con rigor científico y social. CRISPR es más que una tecnología: es un parteaguas en la manera en que la especie humana comprende y manipula la vida.
CRISPR ha transformado la edición genética gracias a su precisión y rapidez. Si quieres entender más sobre genética y biología, puedes revisar también mis artículos sobre ADN, células y tecnologías biomédicas.
TEXTO EN INGLÉS
CRISPR: What It Is, What It Is Used For, and How It Has Transformed the History of Modern Biology
CRISPR is a gene-editing technique that allows DNA to be modified quickly and precisely. In this article, you will learn what CRISPR is, how it works, and why it has become a revolutionary tool in modern biology.
Genetic editing through CRISPR represents one of the most important scientific breakthroughs of the twenty-first century. Its impact has reshaped biotechnology, medicine, agriculture, molecular biology, and our understanding of living organisms themselves. CRISPR did not emerge overnight; its roots trace back to microbiological observations made more than three decades ago, which later became the foundation for an unprecedented precision tool. For the general public, understanding what CRISPR is, who contributed to its development, how it is used today, and what its status is in Mexico is essential to grasp the current direction of the life sciences.
What is CRISPR?
In essence, CRISPR is a natural defense mechanism originally used by bacteria and archaea to protect themselves from invading viruses. These microorganisms store small fragments of viral DNA in repetitive regions known as CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), which function as biological archives of past infections. They later use associated proteins—most notably the Cas9 nuclease—to recognize and cut the virus’s genetic material when it reappears. Transforming this natural system into a tool capable of editing DNA in a specific, precise, and relatively simple way represents a revolution for modern biology, as it allows for the insertion, deletion, or modification of genetic sequences for research, therapeutic, or industrial purposes.
Although the system gained worldwide attention starting in 2012, its initial discoveries date back to the late 1980s. In 1987, researcher Yoshizumi Ishino and his team described unusual repetitive sequences in E. coli for the first time, without yet understanding their function. During the 1990s and early 2000s, various scientific groups—particularly those led by Francisco Mojica at the University of Alicante—identified the universal distribution of these sequences in microorganisms and proposed that they were linked to an adaptive immune system. Mojica’s hypothesis, based on years of comparative genome analysis, proved to be a turning point that clarified that these repeated sequences were not evolutionary remnants but key functional elements. Without the theoretical foundation proposed by Mojica, modern CRISPR applications would not have been possible.
The practical development of CRISPR genetic editing gained momentum when scientists Jennifer Doudna (University of California, Berkeley) and Emmanuelle Charpentier (then at Umeå University) demonstrated in 2012 that the CRISPR-Cas9 system could be programmed to cut DNA at specific sites using a designed guide RNA. This discovery triggered an unprecedented scientific phenomenon, enabling laboratories around the world to edit genes in plants, animals, human cell cultures, and even non-viable embryos with never-before-seen efficiency and precision. Doudna and Charpentier received the 2020 Nobel Prize in Chemistry, solidifying their work as one of the most influential discoveries in contemporary biology.
Before CRISPR, molecular biology depended on laborious genetic modification techniques such as TALENs or zinc-finger nucleases, which required months of design and carried high economic costs. CRISPR removed many of these limitations, democratizing genetic editing and allowing laboratories with fewer resources to participate in cutting-edge research. This impact extends beyond science: various applications—from more resilient agricultural crops to experimental gene therapies for hereditary diseases—have emerged thanks to CRISPR. Notably, the first approved CRISPR-based gene therapy for treating sickle cell disease was authorized in 2023, marking a historic milestone in medicine.
CRISPR’s development has involved researchers with diverse backgrounds whose early education shaped their scientific contributions. Jennifer Doudna grew up in Hilo, Hawaii, surrounded by nature, which sparked her interest in biology and chemistry from adolescence. Her youth was shaped by scientific reading and mentors who encouraged her to pursue basic science. Emmanuelle Charpentier, born in Juvisy-sur-Orge, France, showed early interest in microbiology and public health during her teenage years. Her studies in Paris and inclination toward the molecular mechanisms of pathogenesis led her to investigate bacterial RNA, a key element in understanding the CRISPR-Cas9 system.
Other notable scientists include Virginijus Šikšnys, a Lithuanian researcher who independently described key Cas9 functions; Feng Zhang of the Broad Institute, who adapted CRISPR for use in mammalian cells; and George Church, a pioneer in synthetic biology who has driven advanced applications such as multiplex gene editing and species de-extinction. Despite their different childhoods, these scientists share a deep scientific curiosity from an early age and early access to formal science education, which shaped their future contributions.
CRISPR has been more than just a tool; it has become a platform for transformative inventions and discoveries. Among the most relevant are the creation of CRISPR libraries to switch off thousands of genes simultaneously to study their functions, animal models with specific mutations created in weeks instead of years, agricultural crops tolerant to water stress, CRISPR-based diagnostics such as SHERLOCK and DETECTR that detect viruses in minutes, and the development of new generations of enzymes such as Cas12 and Cas13 capable of editing DNA or RNA with high specificity. Each advance has opened previously unimaginable opportunities to understand complex diseases, develop vaccines, improve food production, or study molecular evolution.
CRISPR IN MEXICO
In Mexico, research on CRISPR genetic editing has grown steadily over the past decade. Institutions such as UNAM, CINVESTAV, the Institute of Biotechnology, IPN, UAM, and various state universities have incorporated CRISPR into studies of crop improvement, bacterial resistance, chronic diseases, genomic analysis, and developmental biology. One of the most significant contributions in the country is the application of CRISPR to study agricultural pathogens, particularly in maize and chili peppers, crops that are strategic for national food security. Additionally, research groups are working on experimental gene therapies for metabolic diseases and cancer, though these remain in early stages due to Mexican bioethical regulations. In education, Mexico has integrated CRISPR into university programs in biology, biomedicine, and biotechnology, training new generations of scientists capable of competing globally.
Observing the historical evolution of CRISPR—from its earliest detection in bacterial genomes to its use in medicine, agriculture, evolutionary biology, and genetic engineering—it is clear that this tool will profoundly shape the future of humanity. The ability to modify DNA with precision and responsibility presents extraordinary opportunities but also ethical challenges that must be addressed with scientific and social rigor. CRISPR is more than a technology; it is a turning point in how the human species understands and manipulates life.
CRISPR has transformed gene editing thanks to its speed and precision. If you want to learn more about genetics and biology, you can also check out my articles on DNA, cells, and biomedical technologies.
Referencias
Barrangou, R., & Marraffini, L. A. (2014). CRISPR-Cas systems: Prokaryotes upgrade to adaptive immunity. Molecular Cell, 54(2), 234–244.
Charpentier, E., & Doudna, J. A. (2013). Rewriting a genome using CRISPR-Cas9. Science, 339(6121), 819–823.
Doudna, J. A., & Sternberg, S. H. (2017). A crack in creation: Gene editing and the unthinkable power to control evolution. Houghton Mifflin Harcourt.
Hsu, P. D., Lander, E. S., & Zhang, F. (2014). Development and applications of CRISPR-Cas9 for genome engineering. Cell, 157(6), 1262–1278.
Ishino, Y., Shinagawa, H., Makino, K., Amemura, M., & Nakata, A. (1987). Nucleotide sequence of the iap gene... Journal of Bacteriology, 169(12), 5429–5433.
Jinek, M., et al. (2012). A programmable dual-RNA–guided DNA endonuclease in adaptive bacterial immunity. Science, 337(6096), 816–821.
Ledford, H. (2020). CRISPR takes its first steps in humans. Nature, 577, 156–157.
Mojica, F. J. M., Díez-Villaseñor, C., García-Martínez, J., & Almendros, C. (2009). Short motif sequences determine the targets of the prokaryotic CRISPR defence system. Microbiology, 155, 733–740.
Shmakov, S., Smargon, A., Scott, D., Cox, D., & Zhang, F. (2017). Diversity and evolution of class 2 CRISPR-Cas systems. Nature Reviews Microbiology, 15(3), 169–182.
UNAM Instituto de Biotecnología. (2021). Investigación en edición genética y CRISPR en México. Documentos internos y reportes académicos.
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