Monitoreo de la transcripción de genes post-mortem en ratones y peces cebra

NICHDNNoventa y seis horas después de que 43 peces cebra fueran congelados hasta morir y 48 horas después de que se rompiera el cuello de 20 ratones, células específicas dentro de sus cuerpos todavía estaban trabajando arduamente. La transcripción de genes continuó a buen ritmo y, en ocasiones, aumentó, según un estudio publicado hoy (25 de enero) en Royal Society Open Biology. Los genes relacionados con el desarrollo embrionario, el estrés y el cáncer se encontraban entre los que se transcriben cada vez más en ARN, informaron investigadores de la Universidad de Washington y sus colegas. Los resultados sugieren que la muerte del organismo es un proceso ordenado y predecible, y podría ayudar a los científicos forenses a precisar el momento de la muerte, además de ayudar a explicar por qué los órganos de donantes fallecidos recientemente parecen ser más propensos al cáncer.

&ldquo ;La muerte es un proceso dependiente del tiempo” dijo el coautor Peter Noble, cuyo grupo estudia el transcriptoma y el microbioma post mortem. “Definimos la ventana entre el momento de la muerte del organismo y el momento en que no todas las células están muertas como…

Los científicos forenses han estado interesados durante mucho tiempo en cómo se descomponen los cuerpos, especialmente como una forma de determinar el tiempo. de muerte en las investigaciones criminales. Cuando Noble comenzó a estudiar el fenómeno por primera vez hace cinco años en la Universidad Estatal de Alabama, otros ya habían intentado determinar el momento de la muerte midiendo las poblaciones microbianas en las superficies corporales de los animales muertos. Noble se preguntó si podría obtener resultados más sólidos al estudiar cómo los microbios invaden los órganos internos después de la muerte, y publicó sus resultados en el Journal of Microbiological Methods en 2014. Mi sensación general es que observar diferentes microbios que invaden los órganos no pueden usarse como un indicador del intervalo post mortem, o el tiempo transcurrido desde la muerte, dijo Noble.

Así que Noble cambió su enfoque, estudiando la expresión génica en animales fallecidos recientemente. Surgió una oportunidad cuando un colega del Instituto Max Planck de Biología Evolutiva en Alemania compartió que la organización planeaba cerrar un laboratorio de peces cebra para hacer más espacio para los estudios con ratones. Tenían todos estos peces con los que no sabían qué hacer, dijo Noble. Dijimos: matemos a los peces y veamos qué expresión génica se produce.

Noble y sus colegas finalmente analizaron las tasas de transcripción de genes en 43 peces cebra (hasta 96 horas después de la muerte) y 20 ratones (durante 48 horas después de la muerte). Los investigadores encontraron que los perfiles de transcripción de ARN mensajero (ARNm) aumentaron considerablemente para 1.063 genes, lo que sugiere que algunos genes pueden regular al alza su transcripción después de la muerte del organismo. Aunque la expresión de la mayoría de los genes disminuyó, cierto porcentaje en realidad aumentó, dijo Noble. Nos sorprendió que algún gen pareciera estar regulado al alza en el tiempo post mortem.

El equipo luego realizó una caracterización funcional de las transcripciones más abundantes, utilizando la llamada tecnología de medidor de genes, desarrollada por Nobel. Los investigadores encontraron que las transcripciones más activas después de la muerte estaban asociadas con el estrés, la inmunidad, la inflamación, la apoptosis, el transporte, el desarrollo embrionario y el cáncer.  

Creo que la metodología es técnicamente sólida y que los cálculos de los perfiles de abundancia probablemente sean precisos, Andrew Harrison, experto en bioinformática de la Universidad de Essex en el Reino Unido que no participó en el estudio , escribió en un correo electrónico a The Scientist. El artículo aclara que hay una amplia gama de vías que siguen progresando, y en algunos casos aumentando, más allá de la muerte.

Lo más sorprendente para el equipo fue que los genes del desarrollo necesarios para la embriogénesis, que normalmente se silencian en la edad adulta , pareció aumentar en abundancia durante el crepúsculo de la muerte tanto en peces como en ratones. Podría ser que el genoma se desenrolle a medida que el ADN se degrada a lo largo del tiempo post mortem, lo que permite el acceso a sitios que han sido silenciados previamente, dijo Noble. Pero no lo sabemos.

Todavía sorprendente fue que muchos de los genes regulados al alza en la muerte se han relacionado con varios tipos de cáncer. A la espera de más estudios, Noble sugirió que esto podría ayudar a explicar las mayores tasas de cáncer observadas en órganos trasplantados de donantes fallecidos.  Esto puede dar una idea diferente de por qué las tasas de cáncer son mucho más altas en los pacientes con trasplante de hígado, dijo Noble. Son solo datos preliminares, pero podría deberse a que, en la muerte, los genes del donante que están asociados con el cáncer todavía están activos cuando se trasplantan al receptor.

Arne Traulsen del Instituto Max Planck de Biología Evolutiva, quien no participó en el estudio, señaló que los hallazgos podrían arrojar luz sobre la biología molecular de la muerte. Este podría ser el comienzo de un análisis mucho más detallado sobre cómo se cierran los procesos después de la muerte del organismo, escribió en un correo electrónico a The Scientist. En espíritu, la muerte es probablemente más como apagar una computadora y mucho menos como apagar una bombilla. No me sorprendería si esto proporciona información completamente nueva sobre la función de los sistemas biológicos complejos. de las partes más complicadas de la ciencia forense. Una vez que sepa qué genes observar, puede simplemente medir los genes y tomar una selfie genética y poner eso en un algoritmo para calcular cuánto tiempo ha estado muerta esta persona, dijo Noble. Lo hicimos funcionar para peces cebra y ratones. Ahora tenemos que probarlo en humanos.

A. Pozhitkov et al., «Rastreo de la dinámica de las transcripciones de genes después de la muerte del organismo», Royal Society Open Biology, doi: 10.1098/rsob.160267, 2017.

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