Modificación genética de células individuales en animales
El método simplifica y acelera la investigación con animales y es especialmente adecuado para estudiar enfermedades con causas genéticas complejas: Spin-off prevista
Investigadores de la ETH de Zúrich han desarrollado un método que les permite modificar genéticamente cada célula de forma diferente en los animales. Esto les permite estudiar en un solo experimento lo que antes requería muchos experimentos con animales. Con el nuevo método, los investigadores han descubierto genes relevantes para un trastorno genético grave y poco frecuente.
Un método de probada eficacia para descubrir las causas genéticas de las enfermedades consiste en eliminar un único gen en animales y estudiar las consecuencias que ello tiene para el organismo. El problema es que, en muchas enfermedades, la patología viene determinada por múltiples genes. Esto dificulta enormemente a los científicos determinar hasta qué punto alguno de los genes está implicado en la enfermedad. Para ello, tendrían que realizar muchos experimentos con animales, uno por cada modificación genética deseada.
Investigadores dirigidos por Randall Platt, catedrático de Ingeniería Biológica del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Biosistemas de la ETH de Zúrich (Basilea), han desarrollado ahora un método que simplificará y acelerará enormemente la investigación con animales de laboratorio: utilizando las tijeras genéticas CRISPR-Cas, realizan simultáneamente varias docenas de cambios genéticos en las células de un solo animal, como si se tratara de un mosaico. Aunque no se altera más de un gen en cada célula, las distintas células de un órgano se alteran de formas diferentes. Las células individuales pueden analizarse con precisión. Esto permite a los investigadores estudiar las ramificaciones de muchos cambios genéticos diferentes en un solo experimento.
Por primera vez en animales adultos
Por primera vez, los investigadores de la ETH de Zúrich han aplicado con éxito este método en animales vivos, concretamente en ratones adultos, según informan en el número actual de Nature. Otros científicos habían desarrollado anteriormente un método similar para células en cultivo o embriones animales.
Para "informar" a las células de los ratones de qué genes debían destruir las tijeras genéticas CRISPR-Cas, los investigadores utilizaron el virus adenoasociado (AAV), una estrategia de administración que puede dirigirse a cualquier órgano. Prepararon los virus de forma que cada partícula llevara la información necesaria para destruir un gen concreto, y luego infectaron a los ratones con una mezcla de virus que llevaban instrucciones diferentes para la destrucción de genes. De este modo, pudieron desactivar distintos genes en las células de un mismo órgano. Para este estudio, eligieron el cerebro.
Descubrimiento de nuevos genes patógenos
Gracias a este método, los investigadores de la ETH de Zúrich, junto con colegas de la Universidad de Ginebra, obtuvieron nuevas pistas sobre un trastorno genético poco frecuente en humanos, conocido como síndrome de deleción 22q11.2. Los pacientes afectados por esta enfermedad presentan muchos síntomas diferentes, que suelen diagnosticarse con otras afecciones como la esquizofrenia y el trastorno del espectro autista. Hasta ahora se sabía que una región cromosómica que contiene 106 genes es la responsable de esta enfermedad. También se sabía que la enfermedad estaba asociada a múltiples genes, sin embargo, se desconocía cuál de los genes desempeñaba qué papel en la enfermedad.
Para su estudio en ratones, los investigadores se centraron en 29 genes de esta región cromosómica que también están activos en el cerebro del ratón. En cada célula del cerebro de ratón, modificaron uno de estos 29 genes y analizaron los perfiles de ARN de esas células cerebrales. Los científicos pudieron demostrar que tres de estos genes son responsables en gran medida de la disfunción de las células cerebrales. Además, encontraron patrones en las células de los ratones que recuerdan a la esquizofrenia y a los trastornos del espectro autista. De los tres genes, uno ya era conocido, pero los otros dos no habían sido hasta entonces objeto de gran atención científica.
"Si sabemos qué genes de una enfermedad tienen una actividad anormal, podemos intentar desarrollar fármacos que compensen esa anomalía", afirma António Santinha, estudiante de doctorado del grupo de Platt y autor principal del estudio.
Pendiente de patente
El método también serviría para estudiar otros trastornos genéticos. "En muchas enfermedades congénitas intervienen varios genes, no sólo uno", explica Santinha. "Lo mismo ocurre con enfermedades mentales como la esquizofrenia. Nuestra técnica nos permite ahora estudiar esas enfermedades y sus causas genéticas directamente en animales totalmente desarrollados." El número de genes modificados podría pasar de los 29 actuales a varios cientos por experimento.
"Es una gran ventaja que ahora podamos hacer estos análisis en organismos vivos, porque las células se comportan de forma diferente en cultivo a como lo hacen como parte de un cuerpo vivo", afirma Santinha. Otra ventaja es que los científicos pueden inyectar los AAV en el torrente sanguíneo de los animales. Hay varios AAV diferentes con distintas propiedades funcionales. En este estudio, los investigadores utilizaron un virus que entra en el cerebro de los animales. "Sin embargo, dependiendo de lo que se quiera investigar, también se podrían utilizar AAV dirigidos a otros órganos", explica Santinha.
La ETH de Zúrich ha solicitado la patente de esta tecnología. Ahora los investigadores quieren utilizarla en una empresa derivada que están creando.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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