Nuevas pesadillas de los transgénicos con ARN

por la Dra. Mae-Wan Ho, 29 de abril de 2013

ISIS

Los pequeños ARN de doble hélice (dsARN) que interfieren en la expresión de genes específicos se utilizan cada vez con más asiduidad para crear cultivos transgénicos, y desgraciadamente tienen otros muchos efectos no deseados. También pueden interferir en la expresión de genes de los animales que quedan expuestos a estos cultivos, dice la Dra. Mae-Wan Ho.

Modificación genética mediante interferencia del ARN

Los cultivos comerciales modificados genéticamente (OGM) están diseñados para producir unas proteínas extrañas, pero los nuevos cultivos se diseñan para producir un ARN de un tipo especial, un ARN de doble cadena (dsARN), cuya función es la de interferir en la expresión de un gen específico, por lo general para silenciar un gen [1] (Tabla 1).

Tabla1. Cultivos modificados genéticamente con doble hélice de ARN ya aprobados para su uso comercial o a la espera de aprobación

Producto	Empresa	Situación
Tomate Flav Savr	Monsanto	Retirado del mercado
Aceite de soja con alto contenido de ácido oleico, G94-1, G94-19 y G168	Monsanto	FSANZ* aprobado en 2000 Retirado del mercado
Patatas New Leaf y Mew Leaf Plus	Dupont Pioneer	FSANZ* aprobado en 2001 Retirado del mercado
Aceite de soja con alto contenido en ácido oleico DP-305423-1	Dupont Pioneer	FSANZ* aprobado en 2010
Herbicida tolerante a la soja con alto contenido oleico MON87705	Monsanto	Aprobado en 2011
Alubias resistentes al virus del mosaico de oro	Embrapa*	Aprobado en Brasil en 2011
Papaya resistente al virus mancha anillada de la papaya	Universidad de Hawai	Estados Unidos 1996; Canadá 2003 y Japón 2011
Granos con el almidón de trigo alterado	CSIRO*	Aprobado para ensayos de campo y experimentación en alimentación

• CSIRO: Investigación Industrial y Científica de la Commonwealth

• Embrapa: Investigación Agropecuaria de Brasil

• FSANZ: Normas alimentarias de Australia y Nueva Zelanda

La capacidad del ARN de doble hélice para interferir en la expresión de ciertos genes se conoce desde la década de 1980, así como la bioquímica de este proceso, conocido como ARN de interferencia (RNAi). [Se trabajó con el gusano Caenorhabditis elegans a finales de la década de 1990 [2]). La misma vía del RNAi se ha identificado ya prácticamente en todos los reinos de animales y plantas [3].

El dsARN incluye el siRNA (un ARN corto de inhibición); genes miARN (microARN); shARN (ARN de horquilla corta), etc, todos los estados intermedios que conducen a la interferencia del ARN en la síntesis de proteínas. Esto puede ocurrir tanto en la transcripción como en la traducción. Típicamente, los ARN de doble cadena se originan a partir de una molécula larga de ARN, con tramos de secuencias de bases complementarias para formar un vástago que termina en un bucle de bases no apareadas. Esta estructura tallo-bucle se procesa en un dsARN más corto, y una hebra (o filamento), que es la que realiza el trabajo de interferencia. Se une a una molécula de ARNm (ARN mensajero) en el citoplasma por acoplamiento de bases complementarias para evitar que el ARNm sea traducido en proteína. Alternativamente, el objetivo es la hebra guía ( o filamento guía) y la modificación química de las secuencias de ADN en el núcleo mediante la adición de grupos metilo al ADN, produciendo la modificación de las proteínas histónicas asociadas con el ADN. La vía nuclear es conocida por inhibir la transcripción, y en las semillas la formación de heterocromatina, una región inactiva, una región no transcrita de cromosomas.

El realidad, el dsARN se ha utilizado con anterioridad en modificación genética. El primer cultivo transgénico para su comercialización fue el tomate Flav Savr, creado con tecnología antisense para retrasar la maduración, y ahora se sabe que actúa a través del ARN de doble cadena (Tabla 1).

Curiosamente, el efecto de silenciamiento de un gen por el ARN de doble hélice puede llegar a heredarse ( de forma indefinida, o en dos o más generaciones) en células y organismos no modificados genéticamente, simplemente por haber estado expuestos al ARN de doble cadena durante un cierto período de tiempo. Se puede producir a través de los grupos metilo añadidos al ADN, o por modificación de las histonas, sin que cambie la secuencia de bases de ADN en el genoma [3,4]. Este es otro ejemplo de herencia de caracteres adquiridos, lo cual puede suceder por medio de diferentes mecanismos ( ver [5] Epigenetic Inheritance – What Genes Remember y otros artículos de la serie, SiS 41), lo que hace que la modificación genética sea aún más peligrosa.

Estos evidentes peligros del dsARN son ignorados por las Agencias de Regulación

La modificación genética por medio de los dsRNA tiene muchas implicaciones en materia de seguridad en base a lo que ya se conoce (véase más adelante): el dsRNA es estable, puede resistir la digestión y entrar en el torrente sanguíneo, y su papel en la modificación de la expresión génica es universal, y actúa en todos los reinos; su toxicidad para los animales ha sido demostrado ampliamente y empleado en la lucha contra los parásitos; aunque el objetivo deseado sea un gen específico, se han observado muchos efectos ajenos a los deseados; el dsRNA se ha encontrado circulando en el torrente sanguíneo humano, de modo que incorporarse a las células y tejidos, interfiriendo en la expresión de algunos genes. Por consiguiente, los animales y los seres humanos que se alimentos de transgénicos que contenga dsARN pueden ser dañados.

Sin embargo, las Agencias de Regulación ignoran estos hechos y rechazan estos resultados a pesar de las repetidas advertencias de los científicos. Jack Heinemann de la Universidad de Canterbury, Christchruch, en Nueva Zelanda, y sus colegas han tenido la misma experiencia que otros científicos en su relación con las Agencias Nacionales, que en el caso de Heinemann es la Food Standards de Australia y Nueva Zelanda (FSANZ). FSANZ ha aprobado para consumo humano al menos 5 productos modificados genéticamente diseñados para producir ARN de doble hélice (ver Tabla 1), haciendo caso omiso de las pruebas presentadas una y otra vez. Heinemann y sus colegas llaman a esto de forma acertada [1] “regulación por suposición”, y muestran cómo esto mismo lo aplican las Agencias de Regulación de los Estados Unidos y de Brasil.

El dsARN resiste la digestión intestinal y entra en el torrente sanguíneo

Normalmente, tanto el ADN como el ARN son considerados seguros (GRAS) y se supone que se disgregan en el intestino cuando se consumen alimentos o piensos modificados genéticamente. Esta hipótesis ya ha sido refutada en varios experimentos, que se remontan a la década de 1990 ( véase mi libro [6] Ingeniería Genética ¿sueño o pesadilla?, cuya primera edición se publicó en 1998). Otras publicaciones documentan la capacidad del ADN para no descomponerse en la digestión intestinal, de modo que pasa al torrente sanguíneo, lo que se comprobó mediante métodos de detección los suficientemente sensibles (ver [7] El ADN en piensos y alimentos transgénicos (SiS 23). El dsARN es mucho más estable que el ARN de una sola cadena. El dsARN que se encuentra en las plantas modificadas genéticamente no se descompone y se mantiene intacto después de pasar por el intestino de los insectos y gusanos que se alimentan de estas plantas [8,9]. Así mismo, la exposición de las orugas al dsARN fue eficaz en la inducción de ARN de interferencia [10]. Los gusanos pueden incluso absorber dsARN disuelto en líquido a través de su piel, y posteriormente puede circular por todo su cuerpo y alterar la expresión génica en los animales. En algunos casos, el dsARN absorbido se multiplica o induce una reacción secundaria que resulta en unos dsARN distintos, con resultados impredecibles ( ver [1] para su revisión).

Los mecanismos del dsRNA son universales tanto en plantas como en animales y puede pasar de un reino a otro

Investigadores chinos han demostrado que los genes miARN (microARN de una sola cadena) presentes en los alimentos puede pasar al torrente sanguíneo humano y desactivar algunos de sus genes [11] (ver [12] How Food Affects Genes, SiS 53). Demostraron que el ARN de doble hélice puede resistir la digestión e instalarse en el tracto gastrointestinal. Estos ARN de doble hélice de origen vegetal silencian a genes en células presentes en un cultivo de tejidos humanos, en el hígado del ratón, en el intestino delgado y en el pulmón. Un estudio realizado observó la presencia de pequeñas moléculas de ARN ( llevado a cabo por científicos que trabajan para Monsanto) en la sangre humana y en tejidos, en los animales de la granja y en los insectos, lo que confirma que los ARN pueden pasar de las plantas a los animales, o a los seres humanos [13]. Los datos también indicaron que algunos ARN de doble cadena presentes en las plantas se encuentran con más frecuencia de la prevista de su nivel de expresión en las plantas; en otras palabras, puede haber una retención selectiva o absorción de algunas moléculas de miARN.

El dsARN forma parte de un sistema de intercomunicación de los ácidos nucleicos a través del cuerpo

Un equipo de investigación perteneciente a varias Universidades Chinas ha estado investigando los miRNA durante algunos años, y los encontró segregados de tejidos y células corporales. Sirven como biomarcadores de la enfermedad, y pueden actuar como moléculas de señalización en la comunicación intercelular [14]. De hecho, los miRNA y otros dsRNA pueden formar parte de un sistema de comunicación de ácidos nucleicos por todo el cuerpo (ver [15] Intercomunicación a través de los ácidos nucleicos en movimiento, SiS 42), algo sobre lo que se está investigando actualmente. Esto no sólo da apoyo a la idea lamarckiana de Darwin de la herencia de los caracteres adquiridos y la pangénesis [[16] Pangénesis de Darwin, la historia oculta de la genética, y los peligros de los transgénicos, SiS 42], sino que también deja muy vulnerables a los organismos a efectos colaterales no deseados producidos por la modificación genética y los alimentos transgénicos.

Toxicidad para la fauna silvestre, los animales domésticos y los seres humanos

Como se puso de relieve en la revisión de Heinemann y sus colegas [1], existen evidencias de que los siARN específicos (pequeños ARN de interferencia) pueden ser tóxicos y esta toxicidad puede ser transmitida a través de los alimentos. Por lo tanto, el maíz y el algodón transgénicos y otras plantas modificadas genéticamente para expresar el ARN de doble hélice, pueden resultar tóxicos para los insectos que se alimentan de la planta, procesándose en el animal en un siRNA que silencia uno o más genes esenciales para la vida, o esenciales para la desintoxicación de toxinas vegetales naturales ( es decir, gosipol en el algodón). Otros investigadores los alimentaron directamente con dsRNA o aplicando dsRNA en liposomas como insecticidas. Se ha sugerido que un siRNA puede escindir hasta diez mRNA diana.

Como ya se dijo anteriormente, los efectos de silenciamiento de genes de iARN (ribointerferencia) se pueden heredar, formando parte de un espectro de efectos tóxicos transmitidos de generación en generación, desde los individuos expuestos a la toxina a su descendencia (ver [17] Toxicología epigenética, SiS 42). Además, los cultivos transgénicos diseñados para producir dsARN pueden producir dsARN secundarios adicionales no deseados, lo que multiplica los efectos tóxicos.

Estos efectos no deseados de los dsARN son conocidos gracias a los experimentos de terapia génica desde 2003

El peor de los caos de dsRNA tóxico se conoció en un experimento de terapia con un gen presente en ratones, en el año 2006, que mató a más de 150 animales ( ver [18] La Terapia Génica, una pesadilla para los ratones, SiS 31). Se encontró que producía otros efectos distintos a los previstos, un año después. La técnica, que fue aclamada en 2002 como el gran avance del año en terapia génica, ([19] Controversy over gene therapy ‘breakthrough’, SiS 26). Los investigadores han encontrado docenas de genes afectados por un solo siARN.

Una de las principales razones de estos efectos fuera de objetivo, afectando a otros genes y otras especies, es que la interferencia depende del acoplamiento de bases complementarias en secuencias cortas, 21 bases en el caso de siARN, pero sólo 7 en los miARN ( los siARN que actúan como miARN son los que causan muchos de los efectos no intencionales), y que bien podrían tratarse de secuencias similares dentro del mismo genoma o de genomas de otras especies. Muchos ARN de doble hélice se dirigen a secuencias que regulan los genes, con predisposición a ser comunes a un conjunto de genes expresados en determinados tejidos y células. Además, los efectos no específicos como resultado de la respuesta del interferón y de la respuesta a los lípidos catiónicos, utilizados típicamente para entregar el siARN [20]. Estos problemas son bien conocidos por los investigadores que utilizaron iARN para estudiar la función de ciertos genes, o en la potencial terapia génica. Así que no hay excusa para que las Agencias de Regulación de los transgénicos sigan ignorando estas flagrantes evidencias.

Se han encontrado coincidencias entre las secuencias diana de los cultivos transgénicos y los genes humanos

Coincidencias entre las secuencias de ARN de doble cadena en diferentes especies es algo ya conocido. Heinemann y sus colegas describen la gama de coincidencias de la siguiente manera:

• Coincidencias perfectas en secuencias de aproximadamente 21 nucleótidos de longitud.

• Un 95% de coincidencias o más en un tramo de 40 nucleótidos.

• En secuencias cortas ( 7 o más) coincidencias idénticas contiguas en la región 3 “no traducida del mARN (región reguladora del gen), lo cual puede ser más determinante que el número de coincidencias globales de nucleótidos.

Para contrarrestar la suposición de las Agencias de Regulación de que a medida que las plantas y los seres humanos, y otros animales tienen genomas muy diferentes, su ADN y las secuencias de ARN también son muy diferentes, Heinemann llevó a cabo una primera comparación simple en agosto de 2012 entre la secuencia de ADN del genoma humano y la secuencia de ADN a partir del gen de trigo SBE1, proporcionada por la base de datos GenBank por CSIRO. Las secuencias reales utilizadas por CSIRO para construir el ARN de doble hélice no las conoció Heinemann en ese momento. Más tarde, se enteró de que existía otra fuente en la que estas aparecían, publicadas cinco años antes. Sobre la base de esta información, Heinemann reconstruyó algunas de las nuevas secuencias de ADN utilizadas para crear el trigo transgénico, y volvió a observar las coincidencias con el genoma humano y las partes seleccionadas del genoma humano. En ambas ocasiones obtuvo resultados similares (21).

Encontró cuatro coincidencias perfectas de 21 nucleótidos y otras 13 coincidencias de nucleótidos en una secuencia de genes de trigo de sólo 536 nucleótidos. Y esto no incluye comparaciones de dsRNA secundarios no deseados que pueden ser inducidos por las plantas transgénicas, incluso de cualquier transgénico, incluidos los nos diseñados explícitamente para producir dsARN.

Los efectos adversos fuera del objetivo pueden ser difíciles de detectar y son imposibles de predecir con fiabilidad con técnicas de bioinformática, tales como coincidencias en secuencias, tal y como señala Heinemann (21).

Para concluir

La tecnología dsARN para silenciasr genes basados en una secuencia específica tiene numerosos efectos no deseados, y no supone ninguna mejora sobre las técnicas convencionales, lo cual indica que estos transgénicos han demostrad ser igual de peligrosos como ya habíamos predicho ([22] Bt Crops Failures and Hazards, SiS 53, [23] Why Glyphosate Should Be Banned, ). Hemos estado pidiendo una prohibición global de los cultivos transgénicos y un cambio hacia una agricultura no transgénica sostenible desde el año 2003 [24] The Case for A GM-Free Sustainable World (Informe Grupo Científico Independiente, publicación de ISIS). Ésta es una cuestión que ahora provoca una mayor preocupación.

Referencias:

1. Heinemann JA. Agapito-Tenfen SZ and Carman JA.  A comparative evaluation of the regulation of GM crops or products containing dsRNA and suggested improvements to risk assessment. Environment International 2013, 55, 43-55, http://bit.ly/14i7pyG

2. Fire A, Xu S, Montgomery MK, Kostas SA, Diver SE and Mello CC. Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans.  Nature 1998, 391, 806-11.

3. Cogoni C and Macino G. Post-transcriptional gene silencing across kingdoms. Curr Opinion Genet Dev 2000, 10, 638-43.

4. Hawkins PG, Sharon Santoso S, Adams C, Anest V and Morris KV. Promoter targeted small RNAs induce long-term transcriptional gene silencing in human cells. Nucleic Acids Research 2009, 37, published online 20 March 2009, doi:10.1093/nar/gkp127.

5. Ho MW. Epigenetic inheritance, what genes remember. Science in Society 41, 4-5, 2009.

6. Ho MW. Genetic Engineering Dream of Nightmare? The Brave New World of Bad Science and Big Business, Third World Network, Gateway Books, MacMillan, Continuum, Penang, Malaysia, Bath, UK, Dublin, Ireland, New York, USA, 1998, 1999, 2007 (reprint with extended Introduction).

7. Ho MW. DNA in food and feed. Science in Society 23, 34-36, 2004.

8. Gordon KHJ and Waterhouse PM. RNAi for insect-proof plants. Nat Biotech 2007, 23, 1231-2.

9. Mao Y-B, Cai W-J, Wang J-W, et al. Silencing a cotton bollworm P450 monooxygenase gene by plant-mediated RNAi impairs larval tolerance of gossypol. Nat Biotech 2007, 25, 1307-13.

10. Chen J, Zhang D, Yao Q, et al. Feeding-based RNA interference of a trehalose phosphate synthase gene in the brown plant hopper, Nilaparvata lugens. Insect Mol Biol 2010, 19, 777-86.

11. Zhang L, Hou D, Chen X. et al. Exogenous plant MiR168a specifically targets mammalian LDIRAP1: evidence of cross-kingdom regulation by microRNA. Cell Res 2012a, 22, 107-26.

12. Ho MW. How food affects genes. Science in Society 53, 12-13, 2-12.

13. Zhang Y. Wiggins E. Lawrence C, Petrick J, Ivashuta S and Heck G. Analysis of plant-derived miRNAs in animal small RNA datasets. BCM Genomics 2012, 13.

14. Zhang Y, Liu D, Chen X. et al. Secreted monocytic miR-150 enhances targeted endothelial cell migration. Molecular Cell 2010, 39m 133-44.

15. Ho MW. Intercommunication via circulating nucleic acids. Science in Society 42, 46-48, 2009.

16. Ho MW. Darwin’s pangenesis, the hidden history of genetics & the dangers of GMOs. Science in Society 42, 42-45, 2009.

17. Ho MW. Epigenetic toxicology. Science in Society 42, 12-15, 2009.

18. Ho MW. Gene therapy nightmare for mice could human be next? Science in Society 31, 25, 2006.

19. Ho MW. Controversy over gene therapy breakthrough. Science in Society 26, 38, 2005.

20. Thermo Scientific Tech Support. Off-target effects: disturbing the silence of RNA interference (RNAi). Tech Review. 2010, accessed 17 April 2013, http://www.thermoscientificbio.com/uploadedFiles/Resources/off-target-tech-review.pdf

21. Heinemann JA. Update on “Evaluation of risks from creation of novel RNA molecules in genetically engineered wheat plants and recommendations for risk assessment”. 21 March 2013 jack.heinemann@canterbury.ac.nz

22. Sirinathsinghji E. Bt crops failures and hazards. Science in Society 53, 14-15, 2012.

23. Sirnathsinghji E and Ho MW. Why glyphosate should be banned. Science in Society 56, 21-32, 2012.

24. Ho MW, Lim LC, et al. The Case for A GM Free Sustainable World, Independent Science Panel Report, ISIS/TWN, London/Penang, 2003. http://www.i-sis.org.uk/TheCaseforAGM-FreeSustainableWorld.php

    Fuente: http://www.i-sis.org.uk/New_GM_nightmares_with_RNA.php