El trigo es el principal alimento de los países occidentales, proporcionando entre el 25-50% de la ingesta diaria de calorías. El pan y la pasta son los principales productos elaborados con la harina de trigo gracias al gluten, un conjunto de proteínas presentes en el grano de trigo y que le proporciona las propiedades de elasticidad y extensibilidad necesarias para elaborar pan y pasta. El consumo de trigo también es responsable de importantes patologías relacionadas con el gluten y que afectan hasta el 10% de la población mundial.

Obtener variedades de trigo que carezcan de las proteínas responsables de estas patologías es de gran interés, no solo económico sino también social. Las personas que sufren de estas intolerancias no pueden llevar una vida normal, ya que han de excluir el gluten de la dieta de por vida. Esto no es fácil ya que el gluten de trigo es el segundo aditivo más utilizado en la industria después del azúcar, encontrándose en multitud de alimentos que naturalmente no lo poseen. Además, los productos sin gluten cuestan hasta cinco veces más que los mismos productos con gluten.

En proyectos anteriores hemos desarrollado variedades de trigo carentes del componente tóxico del gluten por técnicas de ARN interferente. Sin embargo, estas variedades de trigo perdían gran parte de sus propiedades funcionales. En este proyecto pretendemos obtener variedades de trigo rediseñando las principales proteínas del gluten responsables de provocar las intolerancias. Para ello utilizaremos la tecnología CRISPR/Cas, editando de forma precisa las secuencias de las proteínas que son reconocidas por el sistema inmunológico y sustituyéndolas por otras secuencias totalmente seguras y no reconocidas por el sistema inmune, de forma que no se pierda la funcionalidad del trigo (Figura 1).

Estas nuevas variedades tendrían las mismas características funcionales que las que tienen gluten, pero serían totalmente seguras para las personas que padecen estas intolerancias. Además, estas nuevas variedades también podrán ser consumidas por las personas que no sufren intolerancias; sus características organolépticas serán indistinguibles de las variedades con gluten y también podrán ser utilizadas por la industria para la elaboración de alimentos procesados.

La tecnología CRISPR/Cas nos permite editar de una manera precisa la secuencia de ADN. Para ello utilizamos una secuencia de ARN que guía a la proteína Cas9 de forma muy específica al gen objetivo. Posteriormente, la actividad nucleasa de Cas9 introduce cortes en la doble cadena de ADN, que son reparados por el sistema de reparación celular. Esta reparación es ineficiente y propensa a errores cuando no se le proporciona una secuencia molde, e introduce deleciones que interrumpen la expresión del gen. Sin embargo, cuando se le suministra una secuencia molde se produce la reparación de forma muy específica. En los objetivos de nuestro proyecto pretendemos aprovechar este sistema de reparación proporcionando una secuencia no inmunogénica, de forma que la reparación se produzca utilizando esta secuencia, proporcionado una gliadina carente de toxicidad.

Otra aplicación de la tecnología CRISPR/Cas son los editores de bases, que utilizan una versión mutada del gen que codifica para Cas9, y solo corta en una de las cadenas de ADN. En los editores de bases, Cas9 se fusiona con una deaminasa de citidina o adenina, que catalizan respectivamente la conversión C -> T y A -> G. Con ello conseguimos cambiar aminoácidos específicos. En relación a los objetivos del proyecto, estos editores se utilizarán para cambiar aminoácidos específicos pertenecientes a epítopos muy inmunogénicos.