Los núcleos coloreados revelan genes celulares clave
Los investigadores muestran cómo identificar más fácilmente los genes relevantes para las enfermedades
La identificación de genes implicados en enfermedades es uno de los grandes retos de la investigación biomédica. Investigadores de la Universidad de Bonn y el Hospital Universitario de Bonn (UKB) han desarrollado un método que facilita y acelera mucho su identificación: iluminan secuencias del genoma en el núcleo celular. A diferencia de los complejos cribados con métodos establecidos, el método NIS-Seq puede utilizarse para investigar los determinantes genéticos de casi cualquier proceso biológico en células humanas. El estudio se ha publicado ahora en Nature Biotechnology.
Los seres humanos tenemos unos 20.000 genes. Determinan cómo funciona nuestro cuerpo, cómo nos desarrollamos y cómo se multiplican las células. "Ciertos genes son responsables de respuestas inmunitarias vitales, por ejemplo, pero también intervienen en procesos inflamatorios potencialmente mortales", explica el Prof. Dr. Jonathan Schmid-Burgk, jefe de grupo de investigación del Instituto de Química Clínica y Farmacología Clínica de la UKB y miembro del Clúster de Excelencia de Inmunosensación2 de la Universidad de Bonn. "Nuestro interés investigador es identificar estos genes para tratar mejor las enfermedades".
Métodos convencionales: gran esfuerzo y espectro limitado
Los métodos de cribado CRISPR permiten examinar sistemáticamente los genes para determinar su función en las células. "CRISPR se utiliza para desactivar un gen aleatorio en cada célula", explica Schmid-Burgk. "Luego enriquecemos las células en las que se altera un proceso biológico específico e identificamos los genes desactivados". Este procedimiento es bastante complejo: para cada proceso estudiado, hay que establecer un método para enriquecer las células relevantes, por ejemplo, utilizando máquinas de clasificación celular. Otro punto débil: El cribado CRISPR no funciona bien en todos los tipos celulares: las células inmunitarias humanas, en particular, no suelen sobrevivir al proceso de varias etapas.
Nuevo método: detección sencilla de núcleos celulares coloreados con un microscopio
Los investigadores de Bonn han desarrollado ahora un método óptico de cribado CRISPR que permite identificar genes importantes de forma mucho más fácil y rápida: Nuclear In-Situ Sequencing, o NIS-Seq para abreviar. "Aquí también se utiliza CRISPR", explica Caroline Fandrey, estudiante de doctorado del grupo de investigación del profesor Schmid-Burgk y primera autora del estudio. "Sin embargo, podemos observar casi cualquier proceso biológico en las células mientras siguen vivas para identificar los genes clave implicados". Para ello, los investigadores utilizan un truco: además de la secuencia CRISPR, introducen en el genoma celular el llamado promotor fago, que amplifica las secuencias CRISPR y las hace visibles mediante diferentes colores. El confeti de colores puede detectarse en cada núcleo utilizando microscopios de fluorescencia convencionales para revelar qué gen ha sido desactivado.
Menos de cien células descubren un gen relevante
"Con NIS-Seq, actualmente necesitamos alrededor de una semana para identificar un gen relevante", afirma Marius Jentzsch, también estudiante de doctorado del Prof. Schmid-Burgk y primer autor del artículo. "En un cribado CRISPR convencional, a menudo se tardan meses en separar con precisión las células según su función". Otra ventaja del nuevo método es que funciona en casi todas las células, incluso en las más pequeñas o inactivas, siempre que tengan núcleo. En el estudio, los investigadores analizaron con éxito ocho tipos de células de dos especies. Schmid-Burgk: "Estamos convencidos de que nuestro método se convertirá en una herramienta estándar para la identificación de actores genéticos clave en los procesos celulares".
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Publicación original
Caroline I. Fandrey, Marius Jentzsch, Peter Konopka, Alexander Hoch, Katja Blumenstock, Afraa Zackria, Salie Maasewerd, Marta Lovotti, Dorothee J. Lapp, Florian N. Gohr, Piotr Suwara, Jędrzej Świeżewski, Lukas Rossnagel, Fabienne Gobs, Maia Cristodaro, Lina Muhandes, Rayk Behrendt, Martin C. Lam, Klaus J. Walgenbach, Tobias Bald, Florian I. Schmidt, Eicke Latz, Jonathan L. Schmid-Burgk; "NIS-Seq enables cell-type-agnostic optical perturbation screening"; Nature Biotechnology, 2024-12-19
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