ARRIBA: Un cariotipo haploide de rat\u00f3n reci\u00e9n creado generado al ligar los cromosomas 4 (verde) y 5 (rojo) Li-Bin Wang <\/p>\n
Por primera vez, Los investigadores han fusionado dos cromosomas de rat\u00f3n juntos in vitro, dando como resultado ratones vivos con nuevos cariotipos. La nueva t\u00e9cnica, detallada en un estudio publicado hoy (25 de agosto) en Science<\/em>, puede ayudar a estudiar la evoluci\u00f3n cromos\u00f3mica y tambi\u00e9n puede ayudar a la investigaci\u00f3n sobre los efectos perjudiciales para la salud de las fusiones cromos\u00f3micas en humanos, dicen los expertos.<\/p>\n [Los investigadores] ahora tienen este hermoso conjunto de herramientas. . . pueden hacer mucha ingenier\u00eda CRISPR realmente inteligente, le dice a The Scientist<\/em> Harmit Malik, un bi\u00f3logo evolutivo del Fred Hutchinson Cancer Center en Seattle que no particip\u00f3 en el estudio. Es un tour de force. . . muchas de las preguntas que pens\u00e1bamos que no eran posibles de abordar de una manera gen\u00e9ticamente manejable ahora son completamente manejables gen\u00e9ticamente.<\/p>\n La mayor\u00eda de las especies tienen un n\u00famero fijo de cromosomas, las estructuras filiformes estrechamente enrolladas que organizan y segregan el ADN de una c\u00e9lula durante la divisi\u00f3n celular. A lo largo de la historia evolutiva de muchos organismos, los cromosomas pueden haberse dividido y fusionado, causando profundos cambios fisiol\u00f3gicos y de comportamiento. Estos cambios pueden incluso ser un importante impulsor de la especiaci\u00f3n, pero los cient\u00edficos carecen de evidencia directa para esta hip\u00f3tesis, ya que solo han podido observar este fen\u00f3meno en la naturaleza.<\/p>\n Las fusiones cromos\u00f3micas tambi\u00e9n son comunes en el c\u00e1ncer y se han relacionado a problemas de salud, incluida la infertilidad, la aneuploid\u00eda y las enfermedades infantiles. Por lo tanto, los investigadores han buscado durante mucho tiempo la capacidad de manipular con precisi\u00f3n los cromosomas en organismos modelo, especialmente en los mam\u00edferos, con la esperanza de investigar las fusiones desde las perspectivas m\u00e9dica y evolutiva.<\/p>\n Para fusionar cromosomas en ratones, los investigadores utilizaron una tecnolog\u00eda que desarrollaron por primera vez en levadura: brevemente, inyectaron c\u00e9lulas madre embrionarias de rat\u00f3n haploides amigas (haESC) modificadas con un sistema CRISPR-Cas9 que apunta y elimina tel\u00f3meros y centr\u00f3meros en dos cromosomas Como resultado, los cromosomas objetivo se unieron entre s\u00ed.<\/p>\n En total, los investigadores crearon tres l\u00edneas de fusi\u00f3n diferentes. Para dos de ellos, los investigadores fusionaron los dos cromosomas de rat\u00f3n m\u00e1s largos (Chr1 y Chr2), pero en una fusi\u00f3n, el segundo cromosoma se volte\u00f3 al rev\u00e9s (Chr2+1), en lugar de al derecho (Chr1+2 ) y por alguna raz\u00f3n, en este \u00faltimo, parte del cromosoma 1 se separ\u00f3 para unirse al cromosoma 17, por lo que el cromosoma fusionado era un poco m\u00e1s peque\u00f1o. Tambi\u00e9n ligaron los cromosomas cuatro y cinco (Chr4+5) para crear un lote separado de haESC.<\/p>\n Las tres l\u00edneas de haESC pod\u00edan dividirse y crecer, aunque el equipo luch\u00f3 por mantener la haploid\u00eda en las c\u00e9lulas Chr2+1. . Las c\u00e9lulas ten\u00edan una tendencia a volverse polipoidales, lo que probablemente ocurri\u00f3 porque los cromosomas no se dividieron correctamente en algunas de estas c\u00e9lulas, por lo que algunas terminaron con m\u00e1s despu\u00e9s de la mitosis. Esto indic\u00f3 a los investigadores que podr\u00eda haber un l\u00edmite en el tama\u00f1o de los cromosomas en ratones antes de que comiencen a ocurrir errores de clasificaci\u00f3n.<\/p>\n Luego intentaron crear ratones con estos nuevos cariotipos haploides inyectando un cromosoma fusionado haESC en un ovocito de tipo salvaje. Pero hab\u00eda un problema: las c\u00e9lulas imprim\u00edan, lo que significaba que los genes maternos se silenciaban epigen\u00e9ticamente despu\u00e9s de la fertilizaci\u00f3n. La impronta puede hacer que los embriones crezcan demasiado r\u00e1pido y agoten los recursos de la madre, por lo que los investigadores eliminaron tres genes de impronta en las haESC y resolvieron el problema. Malik dice que ahora que los investigadores han superado el fen\u00f3meno de la impronta, el mundo es su ostra en lo que respecta a la ingenier\u00eda gen\u00e9tica.<\/p>\n Rat\u00f3n con cromosomas fusionados (4 y 5) Qiang Wang<\/p>\n John Postlethwait, bi\u00f3logo evolutivo de la Universidad de Oreg\u00f3n, que no particip\u00f3 en el trabajo, escribe en un correo electr\u00f3nico a The Scientist<\/em> que le sorprende que sea posible cultivar c\u00e9lulas haploides de mam\u00edferos en cultivo, golpear sus genomas con Crisprs y luego inyectar la c\u00e9lula haploide en un \u00f3vulo no fertilizado y criar un rat\u00f3n beb\u00e9. Eso es asombroso.<\/p>\n Los ratones con cromosomas fusionados exhibieron algunas consecuencias perjudiciales de sus modificaciones gen\u00e9ticas. Los ratones Ch2+1 no se desarrollaron en absoluto, mientras que los ratones Chr1+2 crecieron hasta la edad adulta pero eran inf\u00e9rtiles. Los ratones Chr1+2 tambi\u00e9n crecieron mucho m\u00e1s r\u00e1pido que los ratones normales y mostraron un alto nivel de ansiedad en una prueba de campo abierto para la ansiedad, escribe el coautor del estudio Libin Wang, bi\u00f3logo sint\u00e9tico de la Academia de Ciencias de China, en un correo electr\u00f3nico a El Cient\u00edfico<\/em>. El equipo atribuye estos efectos fenot\u00edpicos a cambios en la expresi\u00f3n del gen Capn11<\/em>, un gen que codifica una prote\u00edna que se cree que es importante para la espermatog\u00e9nesis, que fue menor en los ratones Ch1+2 que en los ratones normales. Aunque el cambio de la informaci\u00f3n gen\u00e9tica fue limitado, la fusi\u00f3n de los cromosomas animales podr\u00eda tener efectos fenot\u00edpicos profundos, escribe Wang.<\/p>\n Los ratones Chr4+5, por otro lado, podr\u00edan producir descendencia y aparearse con ratones normales. Pero cuando lo hicieron, el tama\u00f1o de sus camadas era peque\u00f1o, lo que indica que pueden haber sufrido una clasificaci\u00f3n cromos\u00f3mica anormal durante la meiosis, dice Wang.<\/p>\n Malik dice que su propio inter\u00e9s est\u00e1 en la meiosis, especialmente en c\u00f3mo ciertas fusiones cromos\u00f3micas dan algunos \u00f3vulos una ventaja competitiva sobre otros. \u00c9l dice que los cient\u00edficos ahora podr\u00edan estudiar este fen\u00f3meno de manera controlada y determinar qu\u00e9 fusiones tienen m\u00e1s probabilidades de transferirse a la pr\u00f3xima generaci\u00f3n en ratones. Tambi\u00e9n dice que este conjunto de herramientas tambi\u00e9n ser\u00e1 \u00fatil para los investigadores del c\u00e1ncer, que ahora pueden modelar repentinamente los reordenamientos bastante dram\u00e1ticos del genoma que ocurren en las c\u00e9lulas cancerosas.<\/p>\n Postlethwait escribe que el estudio es un audaz intentar redise\u00f1ar los cromosomas de vertebrados y que tambi\u00e9n podr\u00eda ayudar a probar varias teor\u00edas sobre c\u00f3mo evolucionaron los cromosomas. Postlethwait ha trabajado con peces ant\u00e1rticos, que presumiblemente tienen muchos cromosomas fusionados, por lo que dice que est\u00e1 especialmente interesado en ver investigaciones sobre las fusiones de cromosomas en los peces. \u00c9l dice que el nuevo estudio permitir\u00e1 a los investigadores comprender las preguntas evolutivas [sobre] los l\u00edmites y las presiones selectivas que causan. . . fusiones cromos\u00f3micas.<\/p>\n Correcci\u00f3n (26 de agosto): Este art\u00edculo se modific\u00f3 para reflejar el nombre correcto de Fred Hutchinson Cancer Center. <\/em><\/em> El cient\u00edfico lamenta el error.<\/em><\/p>\n \u00bfTe gusta este art\u00edculo? Puede disfrutar<\/em> The Scientists Genetics & Bolet\u00edn de gen\u00f3mica, que est\u00e1 lleno de historias como esta. 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Ver: Creaci\u00f3n de cromosomas artificiales optimizada<\/h3>\n