Investigadores pueden rastrear el desarrollo celular a través de ‘códigos de barras genéticos’

Un recién nacido se compone de aproximadamente 26 mil millones de células cuando él o ella entran al mundo desnudos, gritando y bastante pegajosos.

Averiguar cómo esas multitudes de células llegaron a ser de un solo cigoto sigue siendo uno de los mayores desafíos en la biología del desarrollo.

Pero los investigadores del Instituto Wyss de la Universidad de Harvard finalmente pudieron descifrar el código, a través del uso novedoso de la tecnología CRISPR para generar un código de barras genético.

La división mitótica se produce en las células eucarióticas cuando una célula parental se divide en un par de células hijas idénticas (que no debe confundirse con la meiosis, que reduce la cantidad de cromosomas a la mitad, lo que produce espermatozoides y óvulos).

Entonces, cuando un embrión fertilizado crece, dobla primero a dos células, luego cuatro, luego ocho y así sucesivamente hasta que se conviertan en un ser humano funcional, de 26 mil millones de células.

Normalmente, cuando los biólogos del desarrollo quieren rastrear esta promulgación, esencialmente deben observar la progresión fotograma a fotograma para rastrear las células individuales.

“Los métodos actuales de seguimiento de linaje solo pueden mostrar instantáneas en el tiempo, porque tiene que detener físicamente el proceso de desarrollo para ver cómo se ven las células en cada etapa, casi como mirar cuadros individuales de una película”, dice el autor principal Dr. George Church , profesor de ciencias de la salud y tecnología en Harvard y el MIT.

Por el contrario, el método CRISPR-Cas9 desarrollado en Wyss actúa como una especie de historia de revisión genética.

Los “códigos de barras” están hechos de una secuencia de ADN especialmente diseñada que codifica una molécula de ARN específica, denominada ARN Homing Guide (hgRNA).

El hgRNA está diseñado para atraer enzimas Cas9 y, una vez cortado por las tijeras genéticas, el hgRNA muta ligeramente a medida que se recompone.

Cuando se compara con el formato original de hgRNA, estas mutaciones sirven como un registro de los cambios que se han experimentado.

“Este método de grabación de código de barras nos permite reconstruir la historia completa del desarrollo de cada célula madura, que es como reproducir la imagen en movimiento al revés en tiempo real”, continuó Church.
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Para probar su teoría, los investigadores salpicaron ratones con secuencias de 60 hgRNA en todo el genoma del animal.

Esos ratones fueron luego criados con otros ratones diseñados para exhibir la proteína Cas9.

“En cada célula que el zigoto divide para convertirse, existe la posibilidad de que los hgRNAs muten”, dijo en un comunicado el Dr. Reza Kalhor, investigador postdoctoral en el Instituto Wyss.

“En cada generación, todas las células adquieren sus propias mutaciones únicas además de las heredadas de su célula madre, de modo que podemos rastrear cuán estrechamente relacionadas están las diferentes células al comparar qué mutaciones tienen”.

Esta investigación ya ha ayudado a los biólogos a obtener información sobre cómo los cerebros de los ratones se unen durante el desarrollo.

Descubrieron que las neuronas del hemisferio izquierdo están más relacionadas con las neuronas que están directamente frente a ellas que con sus neuronas vecinas del mismo hemisferio.

Esta capacidad podría ser un gran avance en varios esfuerzos de investigación de enfermedades, incluidos los relacionados con el cáncer.

Al hacerlo, “promete aumentar exponencialmente nuestra comprensión del proceso por el cual una sola célula crece para formar un animal adulto”, dijo en un comunicado el Dr. Donald Ingber, director fundador de Wyss.

“Si se aplica a modelos de enfermedades, podría proporcionar ideas completamente nuevas sobre cómo surgen las enfermedades”.

La investigación del equipo fue publicada el miércoles en la revista Science.

Fuente: Engadget