Amparo Tolosa, Genética Médica News

Un estudio dirigido por investigadores del Whitehead Institute y el Broad Institute del Massachusetts Institute of Technology y Harvard acaba de identificar por primera vez cuáles son los genes humanos esenciales para la supervivencia y proliferación celular.

Los investigadores utilizaron dos aproximaciones independientes para inactivar genes y observar si su actividad es esencial para la célula. En primer lugar, utilizaron el sistema de edición del genoma CRISPR-Cas9, que permite generar roturas en la doble cadena del ADN en localizaciones específicas del genoma. CRISPR-Cas9 requiere de un ARN guía complementario a la región donde se va a realizar el corte en el ADN. Así, el equipo generó una biblioteca de ARNs complementarios a los genes del genoma humano con la que rastrear los genes que al ser inactivados comprometieran la viabilidad celular.

Además, los investigadores utilizaron otra estrategia, denominada gene trapping, que consiste en la inactivación de genes mediante la integración de retrovirus en posiciones aleatorias del genoma. Según la orientación de la inserción de los retrovirus en el genoma, ésta puede resultar inocua o inactivar el gen correspondiente. Utilizando esta aproximación, únicamente posible en líneas humanas haploides (con una única copia del genoma), se observa que los genes esenciales contienen menos inserciones en la orientación inactivadora.

Los análisis indican que cerca del 10% de los genes analizados (un total de 18.166) son esenciales para las líneas celulares humanas evaluadas. “Este es el primer trabajo que muestra genes esenciales para las células humanas,” indica Tim Wang, primer autor del trabajo. “Esto responde una pregunta que la gente ha estado preguntando durante mucho tiempo.”

Como se esperaba, la mayor parte de los genes esenciales están relacionados con procesos biológicos básicos, como la replicación del ADN, transcripción o traducción del ADN a proteínas. Sorprendentemente, no obstante, para aproximadamente 330 de los genes identificados todavía se desconoce la función. Muchos de estos genes sin papel asignado corresponden a proteínas localizadas en el nucléolo y contienen dominios proteicos relacionados con el procesado del ARN, lo que apunta a posibles funciones relacionadas.

El equipo evaluó diferentes tipos celulares y líneas tumorales, encontrando, por una parte, que muchos de los genes esenciales son compartidos por las diferentes clases celulares y por otra, que existen diferencias específicas para cada una que reflejan su composición genómica, linaje celular y características oncogénicas. Los investigadores indican que los métodos utilizados, especialmente CRISPR-Cas9 pueden ser aplicados al estudio de las poblaciones celulares dentro de un mismo tipo de cáncer para determinar las características específicas de cada una e identificar posibles terapias dirigidas.

Los genes básicos y necesarios de los microorganismos hace tiempo que fueron caracterizados, proporcionando gran información sobre los fundamentos moleculares de muchos procesos básicos. Sin embargo, identificar los genes esenciales para la viabilidad celular en organismos superiores como el ser humano era una asignatura todavía pendiente, debido a limitaciones técnicas. Afortunadamente, el sistema CRISPR y sus variadas aplicaciones está permitiendo contestar a múltiples cuestiones biológicas pendientes de resolver. Los resultados del trabajo no sólo proporcionan nuevos datos sobre el funcionamiento básico de nuestras células, sino que podrían contribuir a identificar nuevas dianas para el tratamiento del cáncer, tras identificar qué genes son necesarios para un tipo específico de cáncer.

“La capacidad para centrarnos en los genes esenciales dentro del altamente complejo sistema humano nos proporcionará nuevo conocimiento sobre cómo las enfermedades como el cáncer continúan resistiendo los esfuerzos en derrotarlas,” manifiesta Eric Lander, director del Broad Institute.

Referencia: Wang T, et al. Identification and characterization of essential genes in the human genome. Science. 2015 Oct 15. pii: aac7041.

Fuente: http://wi.mit.edu/news/archive/2015/screen-human-genome-reveals-set-genes-essential-cellular-viability