La piedra angular de la genética es el experimento de pérdida de función. En resumen, esto significa que para averiguar qué está haciendo exactamente el gen X en un tejido de interés, ya sea en células cerebrales en desarrollo o un tumor pancreático, de alguna maneracortar, apagar o destruir el gen X en ese tejido y luego observar lo que sucede. Esa prueba de fuego genética se ha aplicado desde antes de que la gente supiera que el ADN químico es lo que forma los genes. Lo que ha cambiado radicalmente son las herramientas utilizadas por los biólogospara inactivar un gen.
Hasta ahora, los científicos que deseaban eliminar un gen en un organismo modelo como un ratón lo hacían recortando tramos de ADN que codificaban genes completos o partes muy grandes de ellos del genoma del animal. Este tipo de gen "knockout" es lo que LaLa investigadora del Instituto Jolla de Alergia e Inmunología LJI Catherine C. Hedrick, Ph.D., utilizó en 2011, cuando su laboratorio descubrió que los ratones sin el gen Nr4a1 carecen de un subtipo antiinflamatorio de glóbulos blancos, apodado 'monocitos patrulleros'.
Ahora, el último estudio del grupo Hedrick informa una manipulación molecular de próxima generación destinada a inactivar Nr4a1 de una manera más precisa. Ese estudio, publicado en la edición del 15 de noviembre de 2016 de inmunidad , informa la pérdida de la misma población de monocitos patrulleros después de la inactivación de un interruptor molecular que activa Nr4a1. "Este nuevo trabajo es emocionante, porque muestra que podemos apuntar directamente a genes dentro de un tipo de célula específico, lo cual es importante para el objetivoterapias ", dice Hedrick, profesor de la División de Biología de la Inflamación.
La demostración previa del laboratorio Hedrick de que los monocitos patrulleros desaparecen después de la pérdida global de Nr4a1 demostró que el gen es necesario para el desarrollo de ese tipo de célula. Más tarde, su grupo informó que las células cancerosas inyectadas en ratones que carecían de Nr4a1 por lo tanto, que carecían de monocitos patrulleros sufrieron metástasis sin control, respaldando la idea de que los monocitos patrulleros desempeñan funciones contra el cáncer. Pero quedaba una pregunta experimental importante: ¿podría la metástasis del cáncer observada en ratones knockout para Nr4a1 tener algo que ver con la pérdida potencial de Nr4a1 en un grupo de células estrechamente relacionadas llamadas macrófagos, que utilizan¿Nr4a1 para controlar la inflamación?
El nuevo artículo responde a esta pregunta silenciando Nr4a1 solo en los monocitos que patrullan. El grupo Hedrick logró esto aplicando una buena bioquímica anticuada para aislar tramos de ADN que flanquean el gen y definir el interruptor de encendido para los monocitos. Los científicos llaman tejido-elementos reguladores de genes específicos como este "potenciadores". Luego demostraron que cuando se activa, esa región de ADN, que llamaron "potenciador n. ° 2" E2, era capaz de activar la expresión de Nr4a1 solo en monocitos que patrullaban, y no en células relacionadascomo macrófagos.
El grupo demostró la especificidad del potenciador mediante la ingeniería genética de ratones cuyos genomas solo carecían del potenciador E2, no del gen en sí, y de hecho observó una falta de monocitos patrulleros ". Hasta ahora, no teníamos una forma de eliminar ungen sólo en los monocitos sin eliminarlo también en los macrófagos ", dice Graham Thomas, Ph.D., un postdoctorado en el laboratorio de Hedrick y el primer autor del estudio." Apuntar al potenciador nos permite estudiar tipos de células particulares de una manera muy específica,", dice Thomas." Además, la eliminación de potenciadores nos enseña qué activa estos genes en primer lugar. Ese conocimiento es esencial si vamos a diseñar objetivos racionales para ir tras estas células ".
Para confirmar que los macrófagos activan un interruptor molecular completamente diferente para activar Nr4a1, el grupo de ratones expuestos que carecen del interruptor de monocitos E2 a una toxina nociva que se encuentra en las membranas bacterianas, como una forma de ver si los macrófagos aún pueden generar respuestas inflamatorias normales., la respuesta de los macrófagos fue completamente normal en los mutantes E2, a diferencia del "knockout" global de Nr4a1, que muestra que los macrófagos no usan el interruptor genético E2.
Finalmente, para asegurarse de que la pérdida del potenciador de E2 imitara la deleción de todo el gen en los monocitos, el grupo revisó un modelo de tumor previamente utilizado para probar el efecto anticanceroso de Nr4a1. Para ello, inyectaron células de melanoma en el torrente sanguíneo normal o E2ratones mutantes y monitorizaron la metástasis pulmonar. Sorprendentemente, los resultados después de la pérdida del interruptor reflejaron lo que el grupo había observado previamente cuando extrajeron físicamente el gen en sí: los pulmones de los ratones mutantes contenían muchas más células de melanoma que los pulmones de los ratones normales. Esto confirmó queel interruptor regulador de genes es altamente específico para un tipo de célula, los monocitos y que la invasión de células tumorales en ausencia de esta población no tuvo nada que ver con la actividad de los macrófagos desregulados.
Hedrick también cree que los nuevos hallazgos brindan una nueva comprensión de cuán importantes pueden ser las regiones potenciadoras del ADN. "Ser capaz de apuntar selectivamente a tipos de células específicas abre un nuevo mundo para comprender cómo diseñar terapias para tratar enfermedades", dice ella.
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Materiales proporcionado por Instituto de Alergia e Inmunología de La Jolla . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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