Científicos crean nuevo modelo genético del síndrome de Down en ratas
Las diferencias faciales en ratas con un cromosoma 21 extra mapeado en el cráneo por un programa de computadora. Crédito: Roger Reeves y Johns Hopkins Medicine
En la búsqueda de mejores formas de probar nuevas terapias y explorar más a fondo los impactos de la genética única asociada con el síndrome de Down, los investigadores de Johns Hopkins Medicine y la Universidad de Tottori en Japón diseñaron genéticamente y caracterizaron lo que se cree que es el primer modelo de rata del síndrome de Down.
Un informe de su investigación apareció el 24 de enero en The American Journal of Human Genetics.
Los científicos han buscado durante mucho tiempo formas de mejorar la atención médica para las personas con síndrome de Down, especialmente aquellas que sufren desafíos físicos y mentales. que son características de la condición. Estos incluyen un mayor riesgo de defectos cardíacos, problemas gastrointestinales y dificultades con el aprendizaje y la memoria.
«Desarrollar un modelo animal que comparta estas características con el síndrome de Down humano nos permitirá probar terapias de manera más eficiente, con mayores probabilidades de desarrollar otros que puedan funcionar en las personas», dice Roger H. Reeves, Ph.D., profesor de fisiología en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.
En su raíz, el síndrome de Down es el resultado de una llamada «trisomía» o triplicación cromosómica. Una célula humana típica tiene 23 pares de cromosomas, que contienen instrucciones genéticas que gobiernan su funcionamiento interno y cómo interactúa con el resto del cuerpo. El síndrome de Down ocurre cuando una persona nace con una copia adicional parcial o completa del cromosoma 21, una condición llamada trisomía 21. Los efectos de este cromosoma adicional se expresan ampliamente en todo el cuerpo y sus impactos varían entre los individuos.
Las ratas no los humanos producen descendencia de forma aleatoria con cromosomas 21 adicionales, por lo que los investigadores se propusieron realizar una hazaña complicada de ingeniería genética para generar ratas con un cromosoma 21 adicional.
El proceso incluía transferir el cromosoma 21 de humanos glóbulos blancos a células de ratón, luego a células de pollo, luego a células de hámster y, finalmente, a un embrión de rata.
En cada transferencia, los investigadores realizaron diferentes modificaciones genéticas, incluida la adición de una proteína verde brillante , que bajo luz ultravioleta identificó ratas con cromosomas 21 extra.
Reeves y su equipo luego evaluaron la cognición y las características físicas de las ratas modificadas genéticamente en busca de rasgos asociados con un extra cromosoma 21.
Para evaluar el aprendizaje y la memoria de las ratas, por ejemplo, los investigadores realizaron pruebas de laberinto estandarizadas con las ratas modificadas genéticamente.
Las ratas con un cromosoma 21 adicional tardaron más en resolver el laberinto que las ratas genéticamente típicas. También les resultó más difícil recordar la solución del laberinto cuando se les desafió a resolver el mismo rompecabezas durante cuatro días consecutivos.
Otras pruebas cognitivas reflejaron que, en general, las ratas con un cromosoma 21 extra estaban más ansiosas e hiperactivas que ratas sin el cromosoma adicional. Estos resultados son consistentes con las evaluaciones en personas con síndrome de Down, quienes informan tener tasas más altas de ansiedad, trastornos de atención y problemas de aprendizaje y memoria.
En estudios anatómicos, los investigadores también encontraron que una estructura cerebral llamada cerebelo fue significativamente menor en ratas con un cromosoma 21 adicional. El cerebelo es fundamental para las funciones básicas del cuerpo, incluido el procesamiento de mensajes en el cerebro, y es mucho más pequeño en las personas con síndrome de Down.
«Ya hay avances en el desarrollo de productos farmacéuticos que ayudan al crecimiento del cerebelo en ratones, «, dice Reeves. «Si eventualmente traducimos eso en medicamentos para humanos, podremos ayudar a las personas con síndrome de Down a mejorar sus habilidades de aprendizaje y memoria».
Las diferencias faciales distintivas en personas con síndrome de Down, como caras más planas, almendra En las ratas también estaban presentes ojos en forma de corchete y cabezas más pequeñas. Si bien las personas no pueden mirar a una rata y determinar si su cara se ve diferente a la de un roedor típico, un programa de computadora puede medir las diferencias. Los cráneos se escanearon en una máquina de tomografía computarizada y los datos se agregaron a un programa de modelado por computadora, que reveló que las ratas tenían hocicos más cortos. Los huesos que forman estas características en el cráneo de rata corresponden a los de los cráneos humanos que forman el «aplanamiento» facial característico en las personas con síndrome de Down.
Finalmente, el 17 % de las ratas con un cromosoma 21 extra tenía una anomalía de los ventrículos del corazón que es similar a la diagnosticada en hasta el 21% de los niños con síndrome de Down.
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Los ratones con síndrome de Down abren la puerta a una mejor comprensión del trastorno Más información: Yasuhiro Kazuki et al, Un modelo de rata transcromosómica con el cromosoma 21 humano muestra características robustas del síndrome de Down, El Revista estadounidense de genética humana (2022). DOI: 10.1016/j.ajhg.2021.12.015 Información de la revista: American Journal of Human Genetics
Proporcionado por la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins Cita: Los científicos crean una novela modelo genético del síndrome de Down en ratas (2022, 14 de marzo) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-scientists-genetic-syndrome-rats.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.