La acuicultura enfrenta desafíos significativos relacionados con el crecimiento de la población mundial y la necesidad de aumentar la producción de alimentos. Para abordar estos desafíos, la industria acuícola ha recurrido a la mejora genética de especies acuáticas, y la tecnología CRISPR/Cas se ha posicionado como una herramienta prometedora en este campo.
En este contexto, los investigadores de la Atatürk University, de la Western Caspian University, y de la Southwest University publicaron el estudio «CRISPR-Based Genetic Improvement of Aquaculture Species» en donde destacan el potencial de CRISPR/Cas para revolucionar la acuicultura al mejorar rasgos económicamente importantes.
¿Qué es CRISPR-Cas9?
El sistema CRISPR/Cas9 es una herramienta de ingeniería genética avanzada que se distingue por ser más rentable, fácil de usar y eficiente para la edición del genoma en sitios específicos. A diferencia de las técnicas convencionales de edición genómica, CRISPR/Cas9 permite superar retos a gran escala en la acuicultura gracias a características como la alta fertilidad, la fertilización externa, un tiempo de generación corto y métodos de cría bien establecidos.
CRISPR-Cas9 es una herramienta de edición del genoma derivada del sistema inmunológico de bacterias y arqueas. Permite a los científicos realizar modificaciones precisas en el ADN de los organismos, lo que permite mejorar rasgos específicos como la tasa de crecimiento, la resistencia a las enfermedades y la eficiencia reproductiva. A diferencia de las técnicas tradicionales de modificación genética, CRISPR-Cas9 es rentable, fácil de usar y muy precisa, lo que la convierte en una herramienta ideal para mejorar las especies de acuicultura.
Aplicaciones de CRISPR-Cas9 en acuicultura
Las principales aplicaciones de CRISPR en la acuicultura incluyen mejora genética en áreas clave como la resistencia a enfermedades, la reproducción, el crecimiento y desarrollo muscular, la pigmentación y el metabolismo de ácidos grasos omega-3.
Resistencia a enfermedades
Las enfermedades son un desafío importante en la acuicultura, que a menudo conduce a pérdidas económicas sustanciales. CRISPR-Cas9 ofrece una solución prometedora al permitir la modificación de genes asociados con la resistencia a las enfermedades. Por ejemplo, los investigadores han utilizado con éxito CRISPR-Cas9 para mejorar la resistencia del bagre de canal a las infecciones bacterianas mediante la integración de genes de péptidos antimicrobianos. De manera similar, se ha demostrado que la eliminación del gen gal3 en la lubina asiática mejora la resistencia a la necrosis nerviosa viral, una enfermedad común y devastadora en la acuicultura.
Control reproductivo
La tecnología CRISPR/Cas9 se utiliza para investigar los mecanismos genéticos subyacentes a la reproducción de los peces. Al modificar genes específicos expresados en las gónadas de los peces, se obtienen conocimientos valiosos sobre los procesos de diferenciación sexual y desarrollo de las células germinales.
Por otro lado, el control reproductivo es otra área en la que CRISPR-Cas9 está causando revuelo. Al actuar sobre los genes implicados en el desarrollo de las células germinales, los científicos pueden producir peces estériles, lo que resulta especialmente útil para evitar que los peces modificados genéticamente se escapen a las poblaciones silvestres. Por ejemplo, la inactivación del gen dnd en el salmón del Atlántico da como resultado peces sin células germinales, lo que los vuelve estériles. Este enfoque no solo aborda las preocupaciones ecológicas, sino que también mejora la eficiencia de las operaciones de acuicultura.
Crecimiento y desarrollo muscular
Los programas de mejora genética pueden tener múltiples objetivos, y la mejora del crecimiento es un rasgo universalmente deseado. Mejorar las tasas de crecimiento y el desarrollo muscular es un objetivo principal en la acuicultura.
Se ha utilizado CRISPR-Cas9 para alterar el gen mstn, que codifica la miostatina, una proteína que inhibe el crecimiento muscular. En especies como el bagre de canal y el besugo rojo, la inactivación del gen mstn ha provocado aumentos significativos de la masa muscular y el peso corporal, lo que da como resultado peces de crecimiento más rápido que alcanzan el tamaño comercial más rápidamente.
Pigmentación
La pigmentación es un rasgo importante en la acuicultura, que influye en la preferencia del consumidor y la comercialización. CRISPR-Cas9 se ha utilizado para modificar genes responsables de la pigmentación en varias especies de peces. Por ejemplo, la eliminación del gen oca2 en peces de las cavernas y cíclidos ha dado lugar a mutantes albinos y deficientes en melanina, respectivamente. Estas modificaciones no solo mejoran el atractivo estético de los peces ornamentales, sino que también proporcionan información valiosa sobre la base genética de la pigmentación.
Metabolismo de los ácidos grasos omega-3
Los ácidos grasos omega-3, en particular el EPA y el DHA, son esenciales para la salud humana y abundan en los peces. Sin embargo, los peces de piscifactoría suelen tener niveles más bajos de estos ácidos grasos beneficiosos en comparación con sus homólogos salvajes.
CRISPR-Cas9 se ha utilizado para modificar genes implicados en el metabolismo de los ácidos grasos omega-3, como elovl2, en el salmón del Atlántico. Esta modificación mejora la capacidad de los peces para producir estos ácidos grasos, lo que reduce la necesidad de aceite de pescado en las dietas de acuicultura y promueve la sostenibilidad ambiental.
Desafíos y direcciones futuras
A pesar de su inmenso potencial, la aplicación de CRISPR-Cas9 en la acuicultura no está exenta de desafíos. La administración eficiente de los componentes CRISPR en los huevos fertilizados, la minimización de los efectos no deseados y la atención a las preocupaciones públicas y regulatorias son obstáculos importantes que deben superarse. Además, las implicaciones éticas de la edición del genoma en animales deben considerarse cuidadosamente para garantizar la aceptación pública y la aprobación regulatoria.
De cara al futuro, la tecnología CRISPR-Cas9 es muy prometedora para el futuro de la acuicultura. Al permitir modificaciones genéticas precisas, ofrece un camino para desarrollar sistemas de acuicultura más resistentes, productivos y sostenibles. A medida que la investigación continúa descubriendo nuevos genes y rasgos que pueden ser objeto de mejora, las posibles aplicaciones de CRISPR-Cas9 en la acuicultura son prácticamente ilimitadas.
Conclusión
El estudio concluye que la tecnología CRISPR/Cas ha surgido como una de las tecnologías de edición genética más extendidas, ofreciendo grandes oportunidades para desarrollar soluciones a muchos obstáculos que enfrenta la industria de la acuicultura.
En este sentido, CRISPR-Cas9 tiene el potencial de transformar la industria de la acuicultura al proporcionar herramientas poderosas para la mejora genética. Desde la mejora de la resistencia a las enfermedades y las tasas de crecimiento hasta el control de la reproducción y la mejora del contenido nutricional, esta tecnología está allanando el camino para un futuro más sostenible y eficiente en la piscicultura.
Referencia (acceso abierto)
Bayır, A., Saoula, S., Almansour, A., Wang, D., Bayır, M., Uzun, B. N., Turhan, S., Arslan, H., & Arslan, G. (2025). CRISPR-Based Genetic Improvement of Aquaculture Species. Fishes, 10(2), 84. https://doi.org/10.3390/fishes10020084
