El ARN no codificante mejora los síntomas en ratones con trastorno metabólico
ARRIBA: Modelos de representación en cinta y superficie de la enzima fenilalanina hidroxilasa ISTOCK.COM, VDVORNYK
En un estudio publicado ayer (5 de agosto) en Science, los investigadores identifican ARN largos no codificantes humanos y de ratón, cuya pérdida imita el trastorno metabólico fenilcetonuria (PKU) en células humanas y ratones. Inyectar el ARN no codificante largo humano en un modelo de ratón de la enfermedad mejoró los síntomas de los animales, lo que potencialmente apunta a nuevas oportunidades para desarrollar tratamientos para pacientes humanos.
Los científicos y los médicos históricamente han categorizado la PKU como un problema con el gen que codifica la enzima fenilalanina hidroxilasa (PAH), que convierte el aminoácido fenilalanina en tirosina. Sin esta enzima, la fenilalanina consumida como parte de una dieta normal en alimentos como la leche, los huevos, el queso, los huevos y la carne se acumula y provoca convulsiones, discapacidades intelectuales y trastornos psiquiátricos. Pero la secuenciación del ADN ha demostrado que, a veces, las personas con PKU no tienen una mutación en el gen de la PAH, lo que cuestiona el estado de la PKU como un trastorno de un solo gen. El nuevo estudio sugiere que el agotamiento de ciertos ARN no codificantes también podría causar la afección, y que aumentar los niveles de esos ARN podría aliviar los síntomas.
Esto demuestra que incluso después de tanto tiempo de estudiar lo que pensábamos era una enfermedad simple, todavía estaban aprendiendo más y más sobre otros factores además de las mutaciones en este gen específico, dice John Mitchell, endocrinólogo pediátrico del Centro de Salud de la Universidad McGill en Canadá que no participó en el estudio. No hemos podido describir realmente la relación genotipo-fenotipo para esta enfermedad en particular, agrega. Será importante tener nuevas áreas para buscar tratamiento.
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En el nuevo artículo, los Centros Oncológicos MD Anderson de la Universidad de Texas, Liuqing Yang y colegas Escribe que casi todas las mutaciones en el genoma humano ocurren en el ADN no codificante. Con base en esta idea y en el trabajo que muestra que la PKU a veces ocurre en ausencia de mutaciones en el gen de la PAH, intentaron identificar ARN no codificantes largos potencialmente relevantes buscando aquellos con diferentes niveles de expresión en hígados de ratones, el sitio principal del metabolismo de la fenilalanina en dos puntos. a tiempo: en el día embrionario 18.5, cuando la actividad PAH aún no ha alcanzado su punto máximo, y en ratones adultos.
Yang y sus colaboradores identificaron dos versiones de un ARN no codificante que se regulaba positivamente en hígados de ratones adultos, lo que sugiere pueden jugar un papel en el metabolismo de la fenilalanina. Luego, los investigadores introdujeron una mutación para interrumpir el primer sitio de empalme en el ARN no codificante, que agotó ambas formas. Los ratones con ARN no codificante reducido crecieron lentamente, tenían niveles más altos de fenilalanina en el suero y mostraron una actividad PAH disminuida, similar a las personas con PKU. Además, a medida que estos ratones envejecían, experimentaban convulsiones y muerte prematura. El equipo usó un anticuerpo para aislar PAH y determinó que el ARN no codificante que encontraron está asociado con la enzima, por lo que lo llamaron Pair (ARN largo no codificante activador de PAH).
A continuación, examinaron tejido hepático humano donado y encontraron que la HAP humana también tiene un ARN largo no codificante llamado HULC (ARN largo no codificante regulado al alza por carcinoma hepatocelular) asociado con él. En un sistema libre de células, los autores demostraron que tanto Pair como HULC interactúan con PAH y probablemente modifican su forma para permitir que la enzima se una mejor a la fenilalanina. En los hepatocitos humanos a los que les faltaba HULC, agregar el ARN largo no codificante nuevamente mejoró la capacidad de la PAH para convertir la fenilalanina en tirosina, lo que sugiere que los niveles insuficientes del ARN pueden jugar un papel en la patogenia de la PKU.
En un correo electrónico a The Scientist, Nenad Blau, consultor en genética bioquímica del University Childrens Hospital Zurich en Suiza y coautor del artículo, señala que HULC todavía no se han detectado deficiencias en pacientes con niveles anormalmente altos de fenilalanina. Aún así, dice que el trabajo destaca que la determinación del genotipo de PAH es esencial para el diagnóstico y tratamiento de dichos trastornos.</p
David Dimmock, director médico sénior del Rady Childrens Institute for Genomic Medicine en California, que no participó en el trabajo, dice que los resultados del ARN no son algo que intuitivamente hubiera esperado, pero que se necesita más investigación. Será fascinante ver si podemos o no encontrar cambios en este ARN largo no codificante u otros que realmente expliquen parte de la variabilidad fenotípica observada en la PKU en las personas, dice. La siguiente pregunta lógica es, si hay variabilidad en los ARN largos no codificantes, ¿existe potencial terapéutico?
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En un esfuerzo Para abordar ese tipo de preguntas, Yang, Blau y sus colegas administraron un simulacro de HULC dirigido al hígado a ratones con la mutación PAH que se observa en la mayoría de los pacientes con PKU en los EE. UU. Los ratones de control que recibieron una inyección de ARN codificado tenían niveles séricos altos de fenilalanina, pero los ratones tratados tenían niveles comparativamente bajos de fenilalanina y niveles altos de tirosina. Luego, los investigadores administraron HULC mimic junto con un fármaco establecido, una versión sintética de una proteína conocida por respaldar la función PAH que funciona en algunos pacientes con casos leves de deficiencia de PAH, pero que se ha demostrado antes que es ineficaz en este modelo de ratón. y en pacientes con PKU en toda regla. El tratamiento combinado tuvo un efecto aditivo en los ratones, reduciendo los niveles de fenilalanina sérica incluso más que el HULC imitar solo. Según Blau, los resultados indican que los imitadores de HULC pueden ser una opción de tratamiento viable para algunos pacientes con PKU.
Ciertamente es un pensamiento tentador que tal vez esta sería una forma de aumentando la actividad endógena en individuos con ciertos cambios genéticos, dice Dimmock sobre los experimentos. Sin embargo, antes de aplicar terapéuticamente una estrategia relacionada en personas, señala que la investigación debería abordar si es posible manipular una enzima sin tener efectos negativos que dañarían al paciente. Y aunque Yang, Blau y sus colegas han identificado estos candidatos de ARN que parecen funcionar de manera similar, agrega que otro desafío con los ARN largos no codificantes parece ser cómo saltar la brecha entre especies, porque sus sistemas modelo pueden o no en realidad ser imitadores precisos de lo que va a suceder en un ser humano.