La ingeniería genética ‘da voz y memoria’ a las células humanas

Aspecto de un cromosoma. E.M.
Aspecto de un cromosoma. E.M.

Si las células pudiesen hablar, nos contarían cómo se crean los diferentes tejidos y órganos durante el desarrollo embrionario, cómo experimentan las condiciones ambientales o cómo progresa el cáncer. Pero les falta memoria y voz. Para dárselas, científicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Estados Unidos, han diseñado un sistema que permite que las células humanas puedan grabar recuerdos en la secuencia de su propio ADN -que después puede leerse– para realizar un seguimiento detallado de diversos procesos biológicos como la inflamación o las infecciones. El trabajo que lo ha hecho posible, y que acaba de publicar la revista Science, abre la puerta a una nueva forma de aproximarse al estudio de los genes involucrados en la enfermedad y el desarrollo.

Hasta ahora, era posible saber si una célula se había enfrentado a una situación concreta -como la exposición a un compuesto químico particular- gracias a la acción de una enzimas llamadas recombinasas. Mediante ingeniería genética es posible conseguir que esas proteínas sólo se activen -siguiendo el ejemplo anterior- en presencia de un compuesto químico. Sólo entonces son capaces de funcionar y cambiar de lugar fragmentos de ADN, de modo que basta una posterior lectura de la secuencia de este material genético para saber qué ha ocurrido. El problema es que este método sólo revela si el evento ha sucedido o no, pero no informa de su duración ni de su intensidad; además, aunque se había usado en bacterias, no se había logrado poner en práctica en células humanas.

“Nuestro sistema ayuda a registrar más información que sólo la presencia o ausencia de un evento celular. Actualmente no hay otro sistema de memoria en células humanas que registre la magnitud o la duración de éste. Además, preserva esta información de forma permanente en forma de mutaciones de ADN“, explica a EL MUNDO Timothy Lu, que dirige el Grupo de Biología Sintética en el Laboratorio de Investigación Electrónica del MIT y es uno de los autores del estudio. “Este sistema nos permite estudiar fenómenos biológicos a posteriori en lugar de en tiempo real, lo que debería facilitar el estudio con modelos animales”, añade este investigador.

Una goma para borrar el ADN

Lo relevante de la propuesta del MIT es que permite realizar cortes en lugares específicos de la cadena de ADN. Para ello recurre a un sistema de edición del genoma presente en bacterias y denominado CRISPR. Está formado por una proteína que realiza los cortes y una molécula de ARN -similar al ADN- que la guía al lugar preciso del material genético donde debe actuar.

Los autores de este trabajo han conseguido manipular este sistema para que los cortes se produjesen en el mismo sitio del ADN donde está contenida la información para producir esa molécula de ARN. Esa secuencia de ADN mutada genera, a su vez, una molécula de ARN mutada. En definitiva, el sistema permite acumular tantas mutaciones como eventos porque cada vez que actúa se generauna mutación que se convierte en un recuerdo permanente del evento que lo activa.

Cuanto mayor sea la exposición o la concentración de la sustancia que pone en marcha el sistema, más mutaciones acumulará el ADN. Sin embargo, eso podría poner en peligro la vida de las células. Para evitarlo, “las mutaciones no se crean en regiones con información para la síntesis de proteínas”, aclara Lu.

Los autores del trabajo han logrado, además, que el sistema de edición genética responda a más de un estímulo. Sin embargo, “no podemos discriminar directamente entre la duración o la intensidad de un suceso. Pero si una de ellas se conoce de partida, se puede inferir la otra”, comenta Lu. Tampoco es posible todavía conocer en qué momento exacto ocurrió aquel evento que se desea estudiar, aunque este investigador no lo descarta en el futuro. Tiempo al tiempo.



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