Las diferencias fugaces en la expresión génica entre individuos que ocurren en diferentes momentos durante el desarrollo celular pueden tener consecuencias sobre el riesgo final de enfermedad en tejidos maduros y tipos de células.
En un nuevo estudio publicado esta semana en ciencia , investigadores de la Universidad de Chicago y la Universidad Johns Hopkins analizaron datos de secuencias de ARN de 16 puntos temporales en células madre humanas a medida que se desarrollaron en cardiomiocitos o células del músculo cardíaco. En el proceso, identificaron cientos de loci de rasgos cuantitativos de expresión eQTLs, secciones de ADN que están asociadas con diferencias en la expresión génica entre individuos.
Estas diferencias en la forma en que se expresan los genes pueden tener un significado funcional y tal vez incluso explicar el riesgo variable de enfermedades. Dado que muchas de estas diferencias en la expresión ocurren en puntos intermedios durante el desarrollo, sin embargo, los científicos no pueden verlas estudiando solo de manera madura y completa-tejidos desarrollados.
"Esas asociaciones son como estrellas fugaces", dijo Yoav Gilad, PhD, Jefe de Medicina Genética en UChicago y autor principal del estudio. "Aparecen en un momento y nunca más durante el desarrollo, y en realidad podrían ser importantes para elfenotipo del tejido maduro y tal vez incluso la enfermedad. Pero a menos que estudie esos tipos de células particulares en ese momento en particular, nunca los verá ".
El proyecto fue una colaboración entre el laboratorio de Gilad en UChicago y el laboratorio de Alexis Battle, PhD, Profesor Asociado de Ingeniería Biomédica en la Universidad Johns Hopkins. Comenzaron con células madre pluripotentes, un tipo de células madre artificiales que pueden ser introducidas encreciendo en muchos tipos de células diferentes. Para este estudio, las células se diferenciaron en cardiomiocitos, las células musculares primarias que se contraen en el corazón.
Los investigadores tomaron muestras de ARN de las células una vez al día durante 16 días a medida que se convirtieron en cardiomiocitos. Esto les permitió medir la expresión génica todos los días en tipos de células que no eran realmente las células madre iniciales y tampoco células cardíacas realmente maduras.En lugar de obtener una instantánea de la actividad genética mediante el muestreo de tejidos adultos, también pudieron ver 16 instantáneas adicionales previas a ese punto.
Las diferencias fugaces que ocurren durante el desarrollo podrían ayudar a explicar las diferencias en el riesgo de enfermedades complejas como el cáncer, enfermedades cardíacas o diabetes que no son causadas por una sola mutación genética. En cambio, estas enfermedades complejas probablemente sean causadas por docenas, si nocientos, de mutaciones genéticas sutiles combinadas con interacciones con el estilo de vida y el medio ambiente. Por sí solas, estas pequeñas mutaciones no afectan su salud general, pero juntas pueden elevar el riesgo de enfermedades particulares. La nueva investigación muestra que estas pequeñas diferencias genéticas podríanimpactar la expresión génica en muchos puntos a lo largo del camino.
"Creemos que muchos de los cambios moleculares relevantes que pueden explicar su perfil de riesgo no ocurrirán en los tejidos maduros del corazón, el hígado o el páncreas que podemos tomar de muestras de adultos. Probablemente estén ocurriendo en algún lugar mucho antes""
El proceso de tomar células madre de una persona, engatusarlas en diferentes tipos de células maduras, al mismo tiempo que muestrea periódicamente la expresión de ARN en el camino, todavía lleva mucho tiempo y es costoso, por lo que los resultados de este estudio no cambiarán de inmediatoen una herramienta de diagnóstico. Pero Gilad dice que a medida que los investigadores aprendan más sobre lo que significan estas diferencias de "estrellas fugaces" en la expresión génica, podrían detectar las firmas genéticas finales que dejan en los tejidos maduros. De esa manera, si observaran un cierto patrónen el genoma, por ejemplo, podrían saber que significaba que había un nivel particular de expresión en un determinado día de desarrollo para esos tipos de células específicas.
"Ahora podemos pensar en otra dimensión", dijo Gilad. "En lugar de tomar un humano y probar todo lo que ves frente a ti, ahora sabemos que hay una historia de cómo llegamos aquí, y algunas de esas diferencias pueden 't ser observado más "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Centro médico de la Universidad de Chicago . Original escrito por Matt Wood. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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