Edición de genomas para registrar historias celulares
Un árbol genealógico celularAARON MCKENNAMLa mutación de un elemento de ADN sintético específico en embriones de pez cebra modificados ha permitido a los investigadores etiquetar de forma irreversible las células y su progenie durante el desarrollo, según un informe publicado en Science hoy (26 de mayo). La técnica permite rastrear los árboles genealógicos de células adultas hasta sus comienzos embrionarios.
Los autores «han desarrollado una técnica muy poderosa que nos permite trazar el linaje del desarrollo de células y órganos». . . en todo el organismo” dijo el biólogo de células madre Rong Lu de la Universidad del Sur de California que no participó en el trabajo. “Creo que también será muy interesante para estudiar enfermedades como el cáncer y para entender la regeneración de tejidos” dijo ella.
El objetivo primordial, si no definitorio, de la biología del desarrollo es comprender cómo una sola célula fertilizada da lugar a un organismo multicelular complejo. Básicamente, los biólogos del desarrollo quieren saber “qué…
Los científicos han desarrollado varias técnicas para rastrear linajes celulares, continuó Chakravarti, pero ninguna de ellas funciona muy bien. Por ejemplo, los métodos en los que se utilizan tintes o genes informadores para etiquetar células y sus descendientes permiten analizar solo un número limitado de células. Incluso secuenciar los genomas completos de las células para identificar mutaciones somáticas que revelen cómo las células individuales se relacionan entre sí no es una opción factible a escala de organismos completos. No se puede secuenciar un millón de genomas de un individuo, dijo Alex Schier de Harvard, coautor del nuevo estudio. Eso es inasequible.
El nuevo enfoque de Schier y sus colegas se llama edición del genoma de matrices de objetivos sintéticos para el rastreo de linaje, o GESTALT. Funciona mediante la introducción de una pieza de ADN extraño (la matriz sintética) en el genoma de una sola célula fertilizada y, en el transcurso del desarrollo, la mutación específica y acumulativa de esa matriz mediante la edición del genoma, de modo que las mutaciones tempranas marcan muchas células y las mutaciones posteriores marcan menos. Restringir las mutaciones a la matriz significa que el desarrollo normal de los organismos no se ve afectado.
Los investigadores luego secuencian las matrices sintéticas; las mutaciones adquiridas se utilizan para reconstruir un árbol genealógico celular. Te permite ver, con el tiempo, cómo se relacionan las células entre sí, dijo Schier a The Scientist.
El equipo usó el enfoque en un experimento de prueba de concepto. , dijo Schier, para rastrear los linajes de las células en los órganos del pez cebra adulto. Los investigadores encontraron que cada tejido adulto se originó a partir de un pequeño número de células fundadoras. De hecho, en la mayoría de los órganos, menos de 25 alelos (versiones mutadas de la matriz) dieron origen a más del 90 por ciento de las células. Como ejemplo extremo, solo cinco alelos definieron más del 98 por ciento de las células en la sangre.
Schier dijo que estaba sorprendido de que tan pocas células dieran lugar a tanto órgano, y agregó que todavía es no está claro si los números bajos reflejan una población inicial muy limitada o si los órganos comienzan con más fundadores que luego se eliminan.
La utilización de GESTALT para examinar períodos específicos de desarrollo debería ayudar a resolver tales preguntas, dijo.
Además de las investigaciones clásicas de biología del desarrollo, GESTALT podría usarse para seguir linajes celulares en tumores a medida que crecen y metastatizan, dijo Schier, o para examinar qué células son responsables de regenerar tejidos determinados. Si la maquinaria de edición de genes se diseñó para depender de señales específicas o señales ambientales, entonces GESTALT podría incluso usarse como una forma de determinar qué células de una población reciben tales entradas y en qué se convierten, agregó.
En resumen, este método se puede utilizar para desentrañar cualquier proceso que implique división celular, dijo Chakravarti. Es un trabajo muy significativo.
James Briscoe del Instituto Francis Crick de Londres, que tampoco participó en el estudio, estuvo de acuerdo. Es uno de esos documentos que, cuando lo lees, inmediatamente piensas en media docena o una docena de cosas que podrías hacer con la técnica, dijo.
A. McKenna et al., Trazado del linaje de todo el organismo mediante la edición combinatoria y acumulativa del genoma, Science, doi:10.1126/science.aaf7907, 2016.
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