En 2015, los biólogos de la Universidad de California en San Diego, Ethan Bier y Valentino Gantz desarrollaron una tecnología innovadora conocida como "genética activa", que da como resultado que los padres transmitan un rasgo genético a la mayoría de sus descendientes en lugar del 50 por ciento recibe el rasgo bajo el estándarherencia .Los objetivos inmediatos de la genética activa incluyeron sistemas de impulso genético para inmunizar a los mosquitos contra enfermedades transmitidas por vectores como la malaria. Bier y Gantz también propusieron usar la genética activa para una variedad de otros beneficios potenciales para la salud humana y la agricultura.
Ahora, Shannon Xu, junto con Gantz y Bier, emplean CRISPR / Cas9 para editar elementos reguladores de genes en sus entornos genómicos nativos, revelando nuevos mecanismos fundamentales que controlan la actividad genética, como se describe el 6 de febrero eLife . Los autores también proporcionan validación experimental para usar la genética activa como un medio eficiente para la inserción de genes específicos, o "transgénesis", y el reemplazo en un solo paso de elementos de control genético.
"Los avances técnicos habilitados por la genética activa representan un juego de herramientas innovador para diseñar organismos con características novedosas, permitiendo así una nueva era de avances en biología sintética", dijo Gantz.
Los investigadores analizaron el control genético de un gen responsable de coordinar la formación de una estructura simple en las moscas de la fruta, una vena del ala, durante su desarrollo. El objetivo del análisis era comprender los mecanismos que controlan la actividad genética en el espacio y el tiempo, lo que resulta en una vena del ala que se coloca de manera confiable en su posición correcta e investiga cómo evolucionó este circuito genético en diferentes especies.
Entre sus hallazgos, los investigadores proporcionaron evidencia de una nueva forma potencial de interacción entre los cromosomas que contribuye al control de la actividad génica. Estas observaciones plantean la posibilidad intrigante de que formas similares de conversación cruzada entre cromosomas puedan ocurrir en otros organismos y podríanfinalmente definieron objetivos potenciales para la intervención epigenética. También demostraron ventajas significativas de editar secuencias reguladoras de genes en su ubicación nativa para descubrir nuevas funcionalidades que podrían conducir a una mejor comprensión de cómo funcionan los interruptores de control para activar y desactivar los genes en el cuerpo.Es importante destacar que estos estudios demuestran la utilidad general de la genética activa como plataforma para la ingeniería de nuevos organismos con rasgos novedosos.
"Estos avances deberían alentar a otros investigadores a emplear la genética activa en una amplia gama de organismos para permitir y acelerar su investigación", dijo Xu.
"Este conocimiento eventualmente puede conducir a un diseño biológico basado en los primeros principios. Es decir, adquirir el conocimiento para diseñar organismos con características novedosas específicamente diseñadas", dijo Bier, profesor y recientemente nombrado titular de la Cátedra de Tata Chancellor en Ciencias Celulares y del DesarrolloBiología.
Los investigadores también examinaron la genética activa como una herramienta de próxima generación para la transgénesis. Los denominados vectores de clonación "CopyCat" ofrecen el potencial de insertarse con precisión en el genoma en cualquier ubicación deseada y luego ser copiados con alta eficiencia de un cromosoma parentala otro para que todos los descendientes hereden el elemento CopyCat. La clonación de CopyCat, dicen los investigadores, tiene "el potencial de acelerar en gran medida el ensamblaje de cepas genéticas complejas de animales o plantas".
"Tales manipulaciones de ingeniería genética deberían abrir nuevas vías de investigación e ingeniería animal y vegetal que están fuera del alcance utilizando las tecnologías actuales", señalan los investigadores. Estas nuevas e innovadoras áreas de investigación biológica están en línea con los objetivos de Paul G.Allen Frontiers Group, que nombró al profesor Bier como Investigadores Distinguidos de Allen en 2016.
La genética activa también es la tecnología que impulsa el nuevo Instituto Tata de Genética y Sociedad. Con sede en el Instituto de Biología del Tronco y Medicina Regenerativa de la Universidad de San Diego y la India, el instituto se lanzó con la misión de avanzar en la ciencia y la tecnología a través de medios con conciencia socialy desarrollar soluciones para algunos de los desafíos más apremiantes del mundo, desde la salud pública hasta la agricultura.
Natalia Siomava de la Georg-August-Universität Göttingen en Alemania también fue coautora del artículo.
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Materiales proporcionados por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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