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CRISPR Cas9 como herramienta de edición genómica de microorganismos

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Acerca de este curso

Desarrolla un flujo de trabajo in silico reproducible para ediciones genéticas con CRISPR-Cas9 en bacterias y otros microorganismos. Mediante una introducción y seis módulos en video basados en diapositivas guía, avanzarás desde la selección del objetivo y diseño de gRNA hasta la evaluación de off-targets y la documentación técnica del plan experimental.

Lo que aprenderás

  • Identificar sitios diana y PAM adecuados en genomas microbianos.
  • Diseñar y priorizar gRNA aplicando criterios de eficacia y especificidad.
  • Planificar estrategias de edición (knock-out y correcciones puntuales) y su verificación in silico.
  • Evaluar riesgos off-target antes de la ejecución experimental.

Estructura del curso 

  • Introducción
  • Módulo 1. Conceptos básicos, transcripción, traducción, reparación en bacterias
  • Módulo 2. Primeros sistemas de edición genética
  • Módulo 3. CRISPR Cas Introducción y generalidades
  • Módulo 4. CRISPR Cas Aplicaciones
  • Módulo 5. Análisis de plásmidos del Sistema CRISPR Cas
  • Módulo 6. Protocolo de laboratorio (enfoque teórico paso a paso)

Actividad integradora 
Prepararás un dossier de diseño CRISPR: objetivo seleccionado, gRNA propuesto con análisis de especificidad, estrategia de edición y plan de verificación in silico, más un checklist de calidad del diseño.

Metodología y evaluación
Módulos asincrónicos en video con guías paso a paso, materiales descargables, autoevaluaciones y revisión del entregable final conforme a criterios definidos.

Herramientas
Se emplearán plataformas y utilitarios de uso libre y/o de código abierto para el diseño de gRNA, búsqueda de similitudes y anotación de secuencias.

A quién va dirigido
Estudiantes y profesionales de Biotecnología, Microbiología y Biología Molecular que buscan estandarizar un pipeline de diseño CRISPR-Cas9 en microorganismos.

Requisitos previos
Conocimientos básicos de biología molecular (DNA, genes, PCR) y manejo elemental de formatos de secuencia (FASTA/GenBank).

Duración y dedicación
Modalidad asincrónica — 12 horas académicas.

Certificación
Certificado de aprobación emitido por CEBIO Ecuador, con constancia de horas y competencias adquiridas.

Resultados de aprendizaje
Al finalizar, podrás:

  1. Proponer y justificar un diseño CRISPR-Cas9 en un microorganismo de interés
  2. Generar un gRNA respaldado por análisis in silico
  3. Definir criterios de verificación y éxito
  4. Entregar un reporte técnico listo para su eventual ejecución en laboratorio.
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Contenido del curso

INTRODUCCIÓN CRISPR CAS9
Los organismos genéticamente modificados (OGM) se crean mediante ingeniería genética, alterando su ADN para incorporar características ventajosas como resistencia a plagas o mayor rendimiento. En Ecuador, el artículo 401 de la Constitución declara al país libre de cultivos y semillas transgénicas para proteger la biodiversidad, permitiendo excepciones únicamente por interés nacional justificado. A pesar de esta prohibición agrícola, la comercialización y consumo de alimentos que contienen ingredientes transgénicos sí está permitida bajo normas de inocuidad y etiquetado obligatorio. Sin embargo, existe una mala percepción y gran desconfianza hacia estos productos debido a temores sobre posibles impactos ambientales y de salud. Por ello, se enfatiza la necesidad urgente de fortalecer la educación pública con información científica para que los consumidores tomen decisiones libres de mitos.

  • INTRODUCCION CRISPR CAS9
    13:40

MODULO 1: Conceptos básicos, transcripción, traducción, reparación en bacterias
En este Módulo 1, los estudiantes aprenderán los fundamentos del flujo de la información genética mediante el Dogma Central, abarcando los procesos de replicación del ADN, transcripción a ARN y la traducción a proteínas Además, estudiarán la regulación de la expresión génica utilizando represores y promotores inducibles. Un tema central será comprender cómo la célula repara las rupturas de doble cadena en el ADN, diferenciando entre la reparación imprecisa (NHEJ) y la reparación exacta dirigida por homología (HR). Finalmente, repasarán el funcionamiento de herramientas moleculares clásicas como las enzimas de restricción y las ligasas

MODULO 2 : PRIMEROS SISTEMAS DE EDICIÓN GENÉTICA
En este Módulo 2, exploraremos la evolución de las herramientas de edición genética previas a la revolución tecnológica de CRISPR. Abordaremos el gran reto de la biología molecular: cómo inducir rupturas de doble cadena en lugares específicos del genoma. Conoceremos el funcionamiento y la viabilidad de los precursores: meganucleasas, nucleasas con dedos de zinc (ZFN) y sistemas TALEN. Veremos cómo estas verdaderas "tijeras moleculares" cortan el ADN para activar los mecanismos de reparación natural de la célula. Analizaremos cómo se utiliza la unión de extremos no homólogos (NHEJ) para generar inserciones, deleciones o inactivar genes. También entenderemos cómo la reparación dirigida por homología (HDR) permite utilizar un molde para hacer ediciones de ADN precisas ¡Únete a esta clase para comprender las tecnologías pioneras que sentaron las bases indispensables para la era de CRISPR-Cas9!

MODULO 3 CRISPR CAS INTRODUCCIÓN Y GENERALIDADES
En este Módulo 3, descubriremos el fascinante origen de CRISPR-Cas, entendiendo cómo esta herramienta nació como un verdadero "regalo de las bacterias. Repasaremos su historia, desde los descubrimientos de Francisco Mojica hasta su función biológica como sistema inmunológico adaptativo contra ataques virales. Desglosaremos el significado de sus complejas siglas y veremos cómo los microorganismos almacenan memoria genética en las secuencias espaciadoras Analizaremos a detalle el mecanismo molecular: cómo el ARN guía dirige a la tijera enzimática Cas9 para realizar un corte preciso en el ADN. Comprenderemos el papel indispensable de la secuencia PAM (como NGG) para que el complejo identifique su objetivo exacto sin cortar su propio genoma. Observaremos visualmente cómo el sistema induce rupturas de doble cadena que abren la puerta a la generación de mutaciones deseadas ¡Únete a esta clase para dominar la anatomía y el funcionamiento general de la revolución genómica más importante de nuestra era!

MODULO 4 CRISPR CAS APLICACIONES
En este Módulo 4, exploraremos las increíbles aplicaciones que han convertido a CRISPR-Cas en la herramienta más versátil de la ingeniería genómica. Iremos más allá del corte del ADN, descubriendo cómo la variante dCas9 (inactiva) permite activar, reprimir o incluso visualizar genes específicos, analizaremos herramientas avanzadas acopladas al sistema, como la regulación epigenética, la activación por luz azul y el uso de transcriptasa reversa. Abordaremos los retos técnicos, como los cortes off-target, y cómo las proteínas "Anti-CRISPR" funcionan como frenos naturales para controlar la edición. Nos adentraremos en el revolucionario uso de enzimas como Cas13a para desarrollar sistemas de diagnóstico clínico rápidos y precisos para detectar enfermedades. También abriremos un espacio crucial para la bioética, debatiendo las graves implicaciones y controversias de la edición genética en embriones humanos. ¡Únete a esta clase para descubrir el inmenso potencial biomédico de CRISPR y reflexionar sobre la responsabilidad global que conlleva su uso!

MODULO 5: ANÁLISIS DE PLASMIDOS DEL SISTEMA CRISPR CAS
En este Módulo 5, nos adentraremos en el análisis detallado de los plásmidos biológicos que hacen posible la edición genética bacteriana en el laboratorio. Exploraremos la compleja arquitectura del plásmido pCas, el cual transporta la maquinaria principal, incluyendo la enzima endonucleasa Cas9 y la recombinasa Lambda Red. Entenderemos cómo los investigadores controlan el sistema utilizando elementos reguladores, como promotores inducibles por arabinosa (araBAD) y represores como lacI, analizaremos el ingenioso mecanismo de curación"o eliminación del plásmido empleando orígenes de replicación sensibles a la temperatura (pSC101) que operan a 30 °C. También desglosaremos la estructura del plásmido secundario "pTarget", diseñado para albergar el ARN guía (gRNA) que dirigirá a Cas9 directamente hacia la secuencia objetivo. Veremos el rol indispensable de los marcadores de resistencia a antibióticos, como la kanamicina y espectinomicina, para seleccionar las células correctamente modificadas. ¡Únete a esta sesión altamente técnica para aprender a interpretar y diseñar las construcciones moleculares esenciales para tus experimentos con CRISPR!

MODULO 6: PROTOCOLO LAB
En este Módulo 6, llevaremos la teoría a la práctica detallando el protocolo de seis días para editar el genoma bacteriano en el laboratorio. Comenzaremos preparando la cepa de E. coli mediante la transformación con el plásmido pCas9, incubando a 30 °C para mantener su viabilidad. Aprenderemos a inducir el sistema agregando arabinosa, lo que activa la recombinasa Lambda Red y prepara a las células para ser competentes, veremos el proceso de transformación con el plásmido pTarget, que contiene el ARN guía y los brazos de homología para dirigir la mutación. Explicaremos el paso a paso de la curación para eliminar ambos plásmidos, usando IPTG para pTarget y estrés térmico a 37 °C para pCas9. Además, repasaremos el uso de herramientas bioinformáticas como SnapGene para el diseño in silico de los ARN guía y de las construcciones. ¡Únete a esta sesión final para dominar el flujo experimental de CRISPR-Cas y confirmar tus ediciones genéticas mediante PCR!

TRABAJO AUTONOMO
En esta sección, deberás poner a prueba todo lo aprendido durante el curso resolviendo el Trabajo Autónomo: Diseño y Ejecución de Edición Genómica con CRISPR-Cas9 en E. coli A través de este ejercicio, aplicarás la teoría a un caso práctico real, abarcando desde la justificación biológica y el diseño in silico del gRNA usando SnapGene, hasta la elaboración del protocolo de laboratorio paso a paso. Además, consolidarás tu aprendizaje definiendo los criterios genotípicos y fenotípicos exactos para comprobar el éxito de tu edición Realizar este reporte técnico final te tomará aproximadamente tres horas. ¡Buena suerte con tu diseño experimental!

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