Usando un nuevo tipo de herramienta de ingeniería genética llamada edición de epigenoma en ratones, los científicos han restaurado las irregularidades en el cerebro en desarrollo que surgen de una mutación genética.
La edición del epigenoma es una forma de alterar la expresión, o lectura, de genes sin alterar su código de ADN subyacente.
Un equipo de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, MD, dirigió el Comunicaciones de la naturaleza estudio que se centra en la proteína C11orf46.
Uno de los autores correspondientes d el estudio es el Dr. Atsushi Kamiya, profesor asociado de psiquiatría y ciencias del comportamiento en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins.
En humanos, mutaciones en la sección de ADN que contiene el C11orf46 gen puede conducir a Síndrome de WAGR, una condición genética que puede causar discapacidad intelectual y dañar muchos sistemas del cuerpo.
Los investigadores encontraron que C11orf46 dirige el desarrollo del cuerpo calloso, que es el complejo conjunto de fibras nerviosas que conecta los lados derecho e izquierdo del cerebro.
Si el cuerpo calloso no se forma correctamente, puede dar lugar a trastornos del desarrollo cerebral, como el autismo, y el tipo de discapacidad intelectual que puede ocurrir en el síndrome de WAGR.
Silenciamiento génico
Otro nombre para el síndrome de WAGR es síndrome de deleción del cromosoma 11p13 porque las mutaciones que lo causan comprenden deleciones de ADN en una región específica del cromosoma 11. El C11orf46 gen se encuentra en esta región.
Para estudiar el efecto de la falta de proteína C11orf46, los investigadores silenciaron su gen de codificación en ratones.
Sin embargo, en lugar de eliminar el gen directamente, redujeron su expresión utilizando una herramienta de edición de epigenomas.
Con esta herramienta, los científicos pueden alterar la cromatina.
Esta alteración hace que sea más difícil para los lectores de ADN de una célula leer el código de ADN de la proteína, con el resultado de que la célula produce menos.
El equipo descubrió que los ratones que producían menos proteína C11orf46 no lograron desarrollar el cuerpo calloso correctamente en sus cerebros. El daño cerebral es similar al que ocurre en el síndrome de WAGR.
Edición de epigenoma restaurado agrupamiento de axones
Cuando los investigadores observaron más de cerca, descubrieron que los ratones que producían menos proteína C11orf46 tenían una mayor expresión en el gen que produce otra proteína llamada Semaphorin 6A.
Semaphorin 6A tiene un papel clave para guiar la dirección del crecimiento de los axones neuronales en el cerebro en desarrollo.
Con una edición adicional del epigenoma que alteró la expresión de su gen asociado, SEMA6A, los investigadores pudieron reducir Semaphorin 6A en los ratones y restaurar la agrupación de axones neuronales para que se asemejara a la de los ratones normales.
"Edición epigenética guiada por ARN de Sema6a Los promotores de genes a través de un sistema dCas9-SunTag con C11orf46 que se une a la expresión normalizada de SEMA6A y rescataron la desconectividad transcallosal mediante la remodelación represiva de la cromatina por el complejo represor SETDB1 ", escriben los autores.
Los investigadores concluyen que el estudio demuestra cómo la edición epigenética precisa de la cromatina puede alterar el desarrollo temprano de la conexión entre el cerebro derecho e izquierdo.
"Aunque este trabajo es temprano, estos hallazgos sugieren que podríamos desarrollar futuras terapias de edición de epigenomas que podrían ayudar a remodelar las conexiones neuronales en el cerebro y tal vez evitar que ocurran trastornos del desarrollo del cerebro ".
Dr. Atsushi Kamiya