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Los biólogos están cerca de reinventar el código genético de la vida

Los investigadores han hecho nuevos progresos en el camino hacia la reescritura completa del genoma de bacterias vivas. Cuando se disponga de un organismo recodificado así éste podría presentar una funcionalidad que no se ve en la naturaleza. También se podría hacer que las bacterias cultivadas en la industria farmacéutica, y en otras industrias, sean inmunes a los virus, ahorrando miles de millones de dólares en pérdidas que ocurren debido a la contaminación viral.

Estos investigadores, entre ellos George Church, han logrado este nuevo paso hacia los seres vivos «hechos a medida».

Por otra parte, afirman, la información genética alterada en un organismo no podría contaminar las células naturales fuera del laboratorio debido a las limitaciones puestas en el código, dicen los investigadores, por lo que esta creación no dejaría que los organismos manipulados genéticamente en el laboratorio contaminaran la vida silvestre.

Escherichia coli. Crédito: Chris Bickel / Ciencia (2016)

En el ADN de los organismos vivos, el mismo aminoácido puede ser codificado con múltiples codones: «palabras» dentro del ADN de tres letras de nucleótidos. Así que, basándose en un trabajo previo que demostró que era posible utilizar el equivalente genético de «buscar y reemplazar» en la bacteria Escherichia coli para sustituir un solo codón con otro alternativo, Nili Ostrov, Church y sus colegas exploraron la posibilidad de reemplazar múltiples codones en la totalidad de un genoma.

Los investigadores ensayaron la reducción de la cantidad de codones en el código de E. coli desde 64 a 57, explorando la manera de erradicar más de 60.000 juegos de siete codones diferentes.

Sustituyeron sistemáticamente todos los 62.214 casos de estos siete codones con otros diferentes. En los segmentos de E. coli recodificados que los investigadores ensamblaron y probaron, según los investigadores el 63% de todos los juegos con esos siete codones fueron reemplazados, y la mayoría de los genes afectados por estos cambios subyacentes en los aminoácidos puede expresarse normalmente.

A pesar de que no lograron un pleno funcionamiento de una bacteria Escherichia coli de 57 codones, los autores escriben que «aún no ha sido explorado un genoma funcional alterado a esta escala», escriben. Sus resultados proporcionan información decisiva sobre el siguiente paso en el campo de la reescritura del genoma: la creación de un organismo completamente recodificado.







Historia de Fuente: la publicación anterior se reproduce a partir de los materiales proporcionados por la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia. Artículo de Referencia: N. Ostrov, M. Landon, M. Güell, G. Kuznetsov, J. Teramoto, N. Cervantes, M. Zhou, K. Singh, MG Napolitano, M. Moosburner, E. Shrock, BW Pruitt, N. Conway, DB Goodman, CL Gardner, G. Tyree, A. Gonzales, BL Wanner, JE Norville, MJ Lajoie, GM Church: Design, synthesis, and testing toward a 57-codon genome, 2016..; 353 (6301): 819 DOI: 10.1126/science.aaf3639.

Fuente: Science Daily. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Logran inducir que a una especie de planaria le crezcan cabezas y cerebros de otras especies de planarias

Un grupo de investigadores de la Universidad de Tufts ha conseguido inducir que a estas criaturas les crezcan cabezas y cerebros de otras especies de planarias distintas. Además consiguen hacer esto sin necesidad de alterar la secuencia genética

Hemos publicado sobre la increíble capacidad que tienen las planarias de regenerar cualquier parte de su cuerpo, incluso la cabeza, si es amputada.

Ahora, un grupo de investigadores de la Universidad de Tufts ha conseguido inducir que a estas criaturas les crezcan cabezas y cerebros de otras especies de planarias distintas. Además consiguen hacer esto sin necesidad de alterar la secuencia genética.

Este estudio revela que los circuitos fisiológicos actúan como una nueva clase de sistema epigenético que determina la anatomía a gran escala. Recordemos que la epigenética sería la información que está fuera de la habitual secuencia genética.

Es decir, este trabajo nos dice que la formación de la cabeza en las planarias no está determinada o preprogramada completamente en el genoma, sino que la información del genoma que la codifica puede ser manipulada por las sinapsis eléctricas dentro del cuerpo. Esto implica que la diferencia entre especies puede ser determinada en parte por la actividad de esta red bioeléctrica.

Se sabe desde hace mucho tiempo que las redes neuronales explotan las sinapsis para así almacenar y reescribir información en el cerebro, pero este hallazgo sería novedoso.

Se cree que la secuencia y estructura de la cromatina (material que forma parte de los cromosomas) determina la forma del organismos, pero este resultado muestra que la función de las redes bioeléctricas fisiológicas pueden sobreescribir por encima de la anatomía por defecto específica de la especie. En este caso basta con que se module la conectividad entre las células mediante sinapsis eléctricas para que se obtenga una morfología de la cabeza y un cerebro completamente diferentes que pertenezca a una especie diferente, pero partiendo del mismo genoma normal.

Todo esto permite preguntarse nuevas e importantes cuestiones acerca de cómo los genes y las redes bioléctricas interactúan entre sí para construir las complejas estructuras del cuerpo.

El estudio se llevó a cabo usando planarias de la especies Girardia dorotocephala a las que se les indujo a desarrollar cabezas de otras especies distintas de planaria. Esto se consiguió interrumpiendo los canales de proteínas que permiten a las células comunicarse entre ellas gracias a señales eléctricas. Las nuevas cabezas no sólo tenía la forma de otras especies, sino que los cerebros también cambiaron en forma y, además, cambió la distribución de células madre adultas.

Este cambio era más fácil cuando más cerca, desde el punto de vista evolutivo, estaba la especie ajena a Girardia dorotocephala, lo que reforzaría la idea de la conexión de todo esto con la historia evolutiva. Por lo tanto, es posible pensar en la posibilidad de que la modulación de los circuitos fisológicos sea una herramienta usada por la evolución para alterar los planes corporales.

Sin embargo, el cambio producido en estas planarias es solamente temporal. Al cabo de unas semanas de haber adquirido la cabeza “ajena” esta empezaba a remodelarse hasta readquirir la morfología de la cabeza propia de la especie.

Sera necesario investigar más para entender por qué ocurre esto.

 

 

Saber cómo la forma es determinada e influenciada es importante para los biólogos en varios aspectos, incluidos los prácticos. Así por ejemplo, este descubrimiento puede ayudar en la comprensión de los defectos de nacimiento y aprender sobre la regeneración gracias a la posibilidad de poder ver los caminos que controlan los complejos patrones de formación del cuerpo. De este modo es posible pensar en mecanismos que permitan en un futuro arreglar defectos de nacimiento o que permitan la regeneración de partes anatómicas perdidas o dañadas tras un accidente.

Fuente: Neofronteras. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Científicos británicos solicitan permiso para editar genes de embriones humanos

Científicos británicos pidieron permisos para manejar genes de embriones humanos, en una serie de experimentos destinados a descubrir más sobre las etapas iniciales del desarrollo de las personas. La petición que podría llevar a la primera aprobación mundial de este tipo de investigación por un organismo de reglamentación nacional

Meses después de que científicos chinos originaran una conmoción internacional al decir que poseían embriones humanos con cambios genéticos, una investigadora de Londres solicitó al regulador sobre temas de fertilidad del gobierno británico una licencia para desarrollar experimentos similares.

Kathy Niakan, investigadora afiliada al Instituto Francis Crick de Londres, un nuevo centro de investigación biomédico de US $ 1.100 millones, dijo el 18 de septiembre que se propone utilizar la edición de genes para aportar «ideas fundamentales en el desarrollo humano temprano». En un comunicado publicado a través de Crick, Niakan dijo que su equipo quería utilizar la tecnología basada en el sistema CRISPR/Cas9, una técnica recientemente desarrollada para editar con precisión los genomas que se ha vuelto muy popular en la comunidad de la biología. Su solicitud fue primero reportada por el periódico The Guardian.

Niakan, científica especializada en células madre, recalcó que no procura alterar genéticamente a los embriones para utilizarlos en reproducción humana, sino que busca ahondar el entendimiento científico sobre cómo se desarrollan los embriones humanos saludables. “Este conocimiento podría mejorar el desarrollo de embriones luego de una fertilización in vitro y podría proveer mejores tratamientos clínicos para la infertilidad”, expresó Niakan en un comunicado. “Cualquier embrión donado se emplearía sólo para propósitos de investigación”.

Científicos de todo el mundo debaten el probable uso futuro de nueva tecnología genética conocida como CRISPR-Cas9, que admite a los científicos transformar prácticamente cualquier gen que se planteen, incluyendo aquellos que forman parte del genoma de los embriones humanos.

Si bien la tecnología logra habilitar a los científicos a hallar y cambiar o sustituir defectos genéticos, los críticos mantienen que igualmente tiene el potencial de crear “bebés de diseño”, un concepto ampliamente cuestionado.

 

 

La edición de genomas de embriones humanos —por ejemplo en un uso con fines terapéuticos, para erradicar una enfermedad genética— es ilegal en el Reino Unido, pero es posible el trabajo de investigación en virtud de una licencia de la Autoridad de Fertilización Humana y Embriología (Human Fertilisation and Embryology Authority , HFEA). El cuerpo, que regula el tratamiento de fertilidad y de la investigación con embriones, ha confirmado que ha recibido su primera solicitud de licencia para edición de genes utilizando CRISPR/Cas9. «Va a ser considerado en su momento», dijo la HFEA.

Biólogos chinos reportaron en abril que desarrollaron los primeros experimentos para modificar el ADN en embriones humanos.

Fuente: Scientific American. Aportado por Eduardo J. Carletti

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