Una mutación de ganancia de función en un micro-ARN da lugar a una nueva enfermedad esquelética
Los micro- ARNs son moleculas de interes reconocidas como biomarcadores de enfermedades, ya que la presencia de mutaciones, en los mismos, están asociadas a patologías. Las mutaciones suelen derivar en una pérdida de función, pero investigadores del Instituto Karolinska han encontrado la primera mutación que origina una ganancia de función.
Trabajaron con dos familias (no relacionadas) en las cuales 3 miembros presentaban síntomas de una enfermedad esquelética. Encontraron un cambio de nucleótido en heterocigosis en un gen que codifica para microARN miR-140, este cambio solo estaba presente en los individuos afectados.
Para confirmar que esta mutación era la causante de la enfermedad se empleó la herramienta de CRISPR para crear una línea de ratones mutantes para ese gen y otros en los cuales se bloqueó la expresión de miR-140. Los ratones mutados presentaban el fenotipo característico de la enfermedad y los que no tenían expresión de miR-140 también estaban afectados, pero no compartían el fenotipo asociado a la patología esquelética.
La mutación en miR-140 altera su función en la regulación de la expresión génica y además adquiere una nueva función, por tanto genes que están regulados (en condiciones normales) por miR-140 dejan de estarlo, y genes que en condiciones normales no estaban regulados por esta molécula, pasarían a estarlo tras la mutación.
La expresión de miR-140 está asociada a condrocitos y células del cartílago, de ahí que una alteración en los mismos derive en una patología esquelética. Los autores de la investigación coinciden en que muchos de los trastornos congénitos que actualmente no se han resuelto, pueden estar asociados a mutaciones en los microARNs.
link
https://revistageneticamedica.com/2019/03/11/mutacion-en-micro-arn/
Referencia
Grigelioniene G, et al. Gain-of-function mutation of microRNA-140 in human skeletal dysplasia. Nat Med. 2019. Doi: https://doi.org/10.1038/s41591-019-0353-2
By Isabel LLano González (GMed)
Genes Amigos
Típicamente los humanos estructuramos nuestras relaciones sociales y de amistad a partir de unos pilares básicos; una serie de características y aficiones similares. No obstante, se hace difícil pensar que la forja de estas relaciones pueda deberse a algo más que a factores ambientales, como vivir en el mismo lugar o asistir a los mismos eventos. Y Esto es precisamente lo que se ha visto en el siguiente estudio, donde se ha puesto de manifiesto el peso del factor genético a la hora de elegir amistades. Los grupos de amigos comparten un patrón genético similar.
A partir de un grupo de 9000 hombres y mujeres (entre los que había amigos y desconocidos), se analizaron los patrones de variación genética con respecto a una serie de genes relacionados con el comportamiento social.
Se vio que en el caso del gen DRD2, encargado de codificar el receptor D2 de la dopamina, los amigos tenían la misma variante del gen, mientras que los extraños poseían la variante contraria (sin importar sexo, raza, edad y demás factores que pudieran interferir).
Debido a que la dopamina como neurotransmisor tiene un claro papel en fenómenos de aprendizaje y adquisición de nuevos comportamientos, es normal que su función sea clave a la hora de establecer una amistad, ya que activa circuitos cerebrales positivos que provocan una sensación de bienestar.
Lo que se ha comprobado es que, según los genes que se tengan vamos a elegir unas cosas u otras a lo largo de nuestra vida, y si esto lo hace el resto de gente, se acaban conociendo personas con los mismos genes, pasando más tiempo juntas y dando lugar a amistades.
Un ejemplo práctico puede ser el de personas con talento musical, todas ellas obtendrán una recompensa positiva a la hora de tocar música y por tanto una gran mayoría ira al conservatorio, donde se relacionarán con otros individuos que también obtengan esa recompensa positiva. Así, su círculo de amigos estará formado en su mayoría por personas con genes comunes.
Todo esto tiene sentido desde el punto de vista evolutivo, cumpliendo con las teorías de R. Dawkins, quién estableció que nuestro comportamiento se rige con la finalidad última de perpetuar nuestros genes, como si estos nos controlaran.
Así pues, habría una tendencia a que se agruparan individuos con genes similares para constituir un grupo grande que tendría más probabilidades de sobrevivir, de reproducirse, y por tanto de perpetuar dichos genes en común.
Link
https://www.investigacionyciencia.es/blogs/medicina-y-biologia/27/posts/los-amigos-son-ms-similares-genticamente-entre-ellos-que-con-los-dems-17264
Referencias
Fowler, J., Settle, J., & Christakis, N. (2011). Correlated genotypes in friendship networks. Proceedings of the National Academy of Sciences DOI: 10.1073/pnas.1011687108
Domingue, B. W., Belsky, D. W., Fletcher, J. M., Conley, D., Boardman, J. D., & Harris, K. M. (2018). The social genome of friends and schoolmates in the National Longitudinal Study of Adolescent to Adult Health. Proceedings of the National Academy of Sciences, 115(4), 702-707.
By Alejandro Maestre (GMed)
Organoides de timo para generar linfocitos T contra el cáncer
En la lucha constante contra el cáncer, una de las técnicas en desarrollo con un futuro muy prometedor es la inmunoterapia, que consiste en estimular al sistema inmune del paciente para atacar a las células tumorales. Actualmente, para conseguir esto, se estimulan los linfocitos T del paciente in vitro, es decir, se extraen las células inmunitarias, se modifican y amplifican en el laboratorio y se reintroducen en el paciente donde van a estimular la respuesta inmune y a atacar a las células tumorales del paciente.
La Universidad de California Los Ángeles está tratando de generar los linfocitos T a partir de células pluripotentes porque esto permitiría obtener los linfocitos sin extraer células del paciente (universales). El primer obstáculo es conseguir diferenciar a la célula madre hematopoyética hasta linfocitos T y no hacia otra célula sanguínea de la misma estirpe, y el segundo, que los linfocitos T generados sean de la especificidad deseada.
La técnica que se ha utilizado es desarrollar organoides de timo, que es el órgano en el que se generan los linfocitos T y que tiene capacidad para responder a nuevos antígenos y generar la respuesta. Estos organoides tienen la estructura 3D necesaria para proporcionar las señales y el ambiente necesario para el correcto desarrollo y maduración de los linfocitos T.
Se demostró que se podían generar linfocitos a partir de células madre de la sangre adulta, así que el siguiente paso era conseguirlo desde células madre pluripotentes. Tras diversos experimentos se han generado linfocitos T maduros y funcionales tanto de células madre embrionarias como pluripotentes inducidas.
Esta es la primera etapa para desarrollar la inmunoterapia contra el cáncer. Sin embargo, no es suficiente con esto, es necesario modificarlos para que presenten receptores contra las células tumorales para así reconocerlas de forma específica. Los organoides artificiales de timo permiten introducir en las células los genes de dichos receptores para así modificar su especificidad.
Esta técnica proporciona una fuente de linfocitos T programables para actuar sobre distintos tipos de cáncer. El reto que falta por superar es que estos linfocitos sean universales y no provoquen rechazo en ningún paciente. Para ello, habría que modificar los linfocitos T de modo que no presenten en la membrana antígenos propios de cada paciente, evitando una respuesta inmune contra ellos.
Link
https://revistageneticamedica.com/2019/02/12/organoides-timo/
Referencia
Montel-Hagen A, et al. Organoid-Induced Differentiation of Conventional T Cells from Human Pluripotent Stem Cells. Cell Stem Cell. 2019. Doi: https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.12.011
By Aurora Campos Díaz (DGmol)
Terapia génica para la Distrofia retiniana
Posible estrategia terapéutica para la amaurosis congénita de Leber tipo 10 se basa en contrarrestar los efectos del empalme en el gen CEP290 utilizando ARN antisentido o edición genética mediada por Cas9.
La amaurosis congénita de Leber tipo 10 es una distrofia en la retina grave, que conduce a la perdida de visión a una temprana edad. Se detecta en pacientes jóvenes con antecedentes familiares de enfermedad. Las causas de esta enfermedad son diversas mutaciones en el gen CEP290, codificante de una proteína que conecta el cuerpo celular a las células fotorreceptoras, y cuya ausencia provoca una una degeneración del segmento externo y por ende una fototransducción defectuosa. La mutación más común crea defectos de empalme en el gen.
Otras deficiencias de la retina como la amaurosis congénita de tipo 2 causada por una mutación en el gen RPE65 que codifica para una enzima isomerasa de la retina son tratadas con medicamentos basadas en el reemplazo génico que utiliza como vector un adenovirus. Este tratamiento no es eficaz en la amaurosis tipo 10 debido al gran tamaño del cDNA pues supera a la capacidad de carga del adenovirus.
Cideciyan et. al investiga sobre un método terapéutico en el cual se utiliza un ARNm denominado QR-110, que promueve la creación de proteína CEP290 correcta, para ello ha de unirse a la ubicación mutada en el pre-ARNm, y permite el corte y empalme normal. Este método se administra a través de inyecciones intravítreas en el ojo. El efecto de este medicamento requiere de re-administración frecuente a los pacientes a lo largo de toda su vida y por ende se está desarrollando métodos de administración a largo plazo.
Maeder et al busca una alternativa a este proceso mediante el uso de edición de genes a través de CRISPR-Cas9, que permite una modificación del genoma que tras una intervención precisa y permanente se puede llegar a detener la progresión de la enfermedad. Con la endonucleasa Cas9 se eliminará el defecto del gen que causa la enfermedad.
La investigación reportada por Cideciyan et al y Maeder et al, proporciona evidencias de una mejora en la ciliopatía congénita y en el fotorreceptor.
Link
https://www.nature.com/articles/s41591-019-0346-1
Referencias
- Russel, S. et al. Lancet
- Cideciyan, AV et al. Nat. Medicina. http://doi.org/10.1038/s41591-018-0295-0 (2019).
- Maeder, ML et al. Nat. Medicina. http://doi.org/10.1038/s41591-018-0327-9 (2019).
- Gao, X. et al. Nature 553 , 217–221 (2018).
- Rees, HA & Liu, DR Nat. Rev. Genet. 19 , 770–788 (2018).
By Fernando Chamizo Gallego (GMed)
Desarrolladas las primeras células madre pluripotentes no detectables por el sistema inmunitario
El interés de las células madres pluripotentes para el tratamiento de algunas enfermedades reside en que son capaces de renovarse y generar la mayor parte de tejidos del cuerpo. Dentro de los diferentes tipos destacan las inducidas o iPS, las cuales pueden obtenerse a partir de la reprogramación de células adultas y generar una fuente inagotable de células con la que tratar la enfermedad.
El problema radica en que utilizar células del propio paciente requiere mucho tiempo y coste. Sin embargo, la utilización de células alogénicas tiene como limitación el sistema inmune. La solución óptima sería, por tanto, el desarrollo de células madre pluripotentes que puedan ser utilizadas en cualquier paciente sin desencadenar una respuesta inmunológica.
Con este objetivo, investigadores de la Universidad de San Francisco California, han utilizado la herramienta de edición del genoma, CRISPR, para introducir ciertos cambios que permitan obtener iPS invisibles frente al sistema inmune. Para ello, han eliminado la expresión de las moléculas necesarias para la formación del complejo mayor de histocompatibilidad I y II, cuya función es la presentación de antígenos a los linfocitos T. Por otro lado, para evitar el reconocimiento de las células natural killer, se introdujo una nueva modificación destinada a aumentar la expresión del gen CD47, ya que la proteína que codifica actúa como señal frente a dichas células para impedir su ataque.
Los investigadores trasplantaron las células modificadas de ratón a ratones no compatibles y observaron que estas no eran rechazadas por el sistema inmune. Además, células modificadas humanas fueron trasplantadas en ratones con un sistema inmune humanizado y los resultados fueron los mismos, es decir, no había rechazo. Por último, obtuvieron células endoteliales, musculares y cardiacas a partir de las células madre modificadas y las trasplantaron, de nuevo, a ratones con un sistema inmune humanizado. El resultado fue que las células no provocaron rechazo a pesar de no ser compatibles con los receptores y, además, sobrevivieron durante un tiempo sin necesidad de ser tratados con fármaco inmunosupresores.
Los resultados de esta investigación plantean, por lo tanto, el desarrollo de iPS universales que puedan ser utilizadas en trasplantes, independientemente de la compatibilidad inmunitaria.
Link
https://revistageneticamedica.com/2019/03/06/celulas-madre-pluripotentes/
Referencia
Deuse T, et al. Hypoimmunogenic derivatives of induced pluripotent stem cells evade immune rejection in fully immunocompetent allogeneic recipients. Nat biotech. 2019. Doi: https://doi.org/10.1038/s41587-019-0016-3
By Elena Palencia Mulero
Los nuevos CRISPR: Cas12b y CasX
Como ya sabemos el sistema CRISPR de edición genética es una herramienta biotecnológica muy conocida en los últimos tiempos. Mediante este sistema se pueden introducir cambios en el genoma de forma específica, además de modificar el ARN o la metilación del genoma. El sistema CRISPR consta de dos elementos, un ARN guía que reconoce la secuencia del genoma a modificar y una enzima nucleasa que corta el ADN donde el ARN guía la ha posicionado. Existen dos sistemas CRISPR, cada uno con una nucleasa diferente y unos requerimientos de molécula de ARN guía concretos, sin embargo, recientemente dos de los principales equipos de investigación en este sistema han encontrado dos nuevos CRISPR: CRISPR-Cas12b y CRISPR-CasX, que muestran ventajas sobre los CRISPR existentes. Por un lado, un equipo de investigadores del Instituto Broad del Instituto de Tecnología de Massachusetts ha introducido el sistema de edición genómica CRISPR-Cas12b; y, además, proporcionan una pauta de trabajo con la que se pueden obtener nuevas nucleasas eficaces en la modificación del genoma.
Los investigadores identificaron a la enzima Cas12b como nueva candidata a formar parte de la familia del sistema CRISPR, sin embargo, esta enzima tenía un inconveniente: había sido aislada de una bacteria termófila y su temperatura óptima para funcionar era de 48ºC, mucho mayor que la temperatura óptima de los organismos interesados en modificar. De manera que, el equipo se planteó el objetivo de identificar una enzima cas12b que pudiera trabajar a temperaturas más bajas. Para ello utilizaron la secuencia del gen que codifica Cas12b en la bacteria termófila encontraron 27 miembros de la familia Cas12b presentes en otras bacterias; de ellas se seleccionaron 14 que no procedían de bacterias termófilas y se evaluó su capacidad para ser utilizadas en un sistema CRISPR. De todas ellas la más válida fue la nucleasa cas12b obtenida de Bacilus hisashii. Sin embargo, la enzima, tal y como se presentaba en la naturaleza a 37ºC cortaba la cadena errónea de ADN por lo que el equipo decidió modificarla. Los investigadores analizaron la secuencia de la enzima e identificaron posibles cambios que mejoraron su actividad a temperaturas óptimas. Los resultados muestran que la nueva versión de Cas12b muestra mayor especificidad para modificar las células humanas que la conocida Cas9. Por otro lado, se encuentran las enzimas CasX, que son sistemas de edición genómica guiados por ARN eficientes, tanto en bacterias como en células humanas. Nuevos estudios indican que CRISPR-CasX puede ser utilizado tanto en Escherichia coli como en células humanas, por lo tanto, se puede usar en una amplia diversidad de organismos. CasX presenta varias ventajas como su pequeño tamaño ara introducir la información en las células que se quieren modificar. Además, se ha descubierto que la proteína ha evolucionado de forma independiente a Cas9 o Cas12 y no comparte un ancestro común con ellas. Otra ventaja de CasX es que la bacteria de la que deriva no está presente en humanos por lo que no existirá inmunidad frente a ella a la hora de utilizar CRISPR con pacientes. Como ya sabemos, el sistema de edición genética CRISPR ha surgido a partir de la transformación de un proceso que ocurre en la naturaleza en una herramienta de laboratorio. Desde que se descubrió las aplicaciones técnicas y las posibilidades de esta nueva biotecnología no han parado de evolucionar. Cas12b y CasX se unen asi a la familia CRISPR, técnica que podrá transformar la biotecnología y la medicina.
Link
https://revistageneticamedica.com/2019/02/15/nuevos-crispr-cas12b-casx/
Referencias
Strecker J, et al. Engineering of CRISPR-Cas12b for human genome editing. Nat Com. 2019. Doi: https://doi.org/10.1038/s41467-018-08224-4.
Liu JJ, et al. CasX enzymes comprise a distinct family of RNA-guided genome editors. Nature. 2019. Doi: https://doi.org/10.1038/s41586-019-0908-x
By Inés Cordón Villafaina (DGMol)
Descrito el segundo caso de gemelos sesquicigóticos, primero en detectarse durante el embarazo
A nivel genético los gemelos se suelen diferenciar en aquellos monocigóticos, debidos a la división de un único cigoto, y dicigóticos, procedentes de dos óvulos liberados y fecundados al mismo tiempo. En el primero de los casos, los gemelos presentan la misma secuencia de ADN en sus genomas, mientras que en el segundo comparten aproximadamente el 50% de su material hereditario.
Un reciente estudio plantea la existencia de un nuevo tercer tipo, los gemelos sesquicigóticos, cuya principal característica es que comparten al 100% la dotación cromosómica heredada de la madre pero difieren en la paterna, de la que comparten un 77% y donde presentan una combinación de dos sets de cromosomas diferentes.
Dicho estudio partió de la detección de gemelos con discordancia de sexo en una ecografía realizada a las 14 semanas de edad. El análisis cromosómico de las células de cada gemelo reveló la presencia de quimerismo en ambos gemelos: sus células eran una combinación de células con una composición cromosómica acorde a un varón y células de composición cromosómica femenina.
Los investigadores plantean que el orígen de esta nueva variedad podría surgir de la fecundación de un único ovulo por parte de dos espermatozoides de manera simultanea. El producto sería un embrión de tres pronúcleos, que daría lugar tras dividirse a tres células portadoras de cromosomas de dos de los pronúcleos. Tras la distribución de los cromosomas, se habría producido selección en contra de aquellas células con material hereditario únicamente paterno. La división habría tenido lugar durante la etapa de blastocisto, al igual que en monocigóticos.
Debido a la extrema rareza del fenómeno, los investigadores aclaran la innecesariedad del realizamiento de pruebas géneticas rutinarias para su detección.
Links
https://revistageneticamedica.com/2019/03/07/gemelos-sesquicigoticos/
https://www.qut.edu.au/institute-of-health-and-biomedical-innovation/about/news/news?id=140850
Referencia
Gabbett MT, et al. Molecular Support for Heterogonesis Resulting in Sesquizygotic Twinning. NEJM. 2019. Doi: http://dx.doi.org/10.1056/NEJMoa1701313
By Miguel Romero (GMed)
