Los científicos han estudiado patrones oscilantes de expresión génica, coordinados a través del tiempo y el espacio dentro de un tejido cultivado in vitro, para explorar las causas moleculares de una rara enfermedad hereditaria humana conocida como disostosis espondilocostal.
reloj de segmentación
Nuestra columna vertebral es una estructura altamente repetitiva: 33 vértebras de arriba a abajo. Esta disposición se crea en el embrión mediante la formación secuencial de una larga fila de estructuras llamadas somitas ver imagen, que luego dan lugar a las vértebrasy costillas. Este patrón periódico de somitas es creado por un grupo de genes conocidos como el reloj de segmentación. Las interacciones moleculares dentro de la célula hacen que la expresión de estos genes oscile, con la actividad de genes aumentando y disminuyendo en un patrón regular con el tiempo ver películaa continuación. Para cada oscilación, se forma otra somita. Los errores en este reloj de segmentación pueden causar trastornos hereditarios de las vértebras, como la rara condición de disostosis espondilocostal SCD.
La dinámica del reloj de segmentación humana y las enfermedades relacionadas no pueden estudiarse directamente en embriones humanos, por lo que el investigador científico de EMBL Mitsuhiro Matsuda y sus colaboradores intentaron crear un sistema para estudiar este proceso en el laboratorio. Crearon líneas celulares en las que cada uno carecía de un genSe cree que es la mutación causante de la MSC, que puede ser causada por cualquiera de varios genes, en diferentes pacientes. Cultivaron estas células para crear versiones simplificadas de un embrión que muestran muchas de las mismas características. Mientras que las células que carecen de un gen llamadoHES7 no pudo mostrar las oscilaciones, las células que carecen de los genes DLL3 y LFNG mostraron sorprendentemente oscilaciones intactas. Sin embargo, a pesar de las oscilaciones que ocurren en estas líneas celulares a nivel de una sola célula, no se coordinaron adecuadamente a través del tejido para formar oscilaciones colectivas sincronizadas u ondas viajerasde actividad genética.
pruebas adicionales
Estos experimentos demostraron que el sistema de cultivo que los científicos han creado podría revelar mutaciones de SCD que habían sido manipuladas en células sanas. Pero ¿qué pasa con la prueba directa de las células de los pacientes? Establecieron una nueva línea celular de un paciente con una mutación en DLL3,y lo probó in vitro. Como era de esperar, esta línea celular no pudo mostrar ondas viajeras. Para proporcionar la evidencia más sólida de que la mutación DLL3 fue la causa, los investigadores utilizaron la herramienta de edición de genes CRISPR-Cas9 para corregir la mutación del paciente.sincronización normal del reloj de segmentación en el tejido in vitro, lo que demuestra que esta mutación específica fue la responsable.
"El reloj de segmentación, el mecanismo subyacente a las estructuras periódicas de la columna vertebral, se ha recapitulado in vitro. También hemos logrado evaluar dos propiedades importantes del reloj de segmentación por separado: oscilación y sincronización", dice el líder del grupo EMBL, Miki Ebisuya."HES7, DLL3 y LFNG ya se conocían como genes causales de SCD. Pero, para muchos pacientes con SCD, los genes causales aún se desconocen. Nuestro próximo objetivo es identificar un nuevo gen causante de SCD utilizando nuestro modelo in vitro recientemente establecido"
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Europeo de Biología Molecular . Original escrito por Mitsuhiro Matsuda, James Sharpe y Edward Dadswell. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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