MADISON - La técnica que ayudó a revolucionar la biología moderna, haciendo que el ratón de un crisol de la manipulación genética y una ventana a la enfermedad humana se ha extendido a las células madre embrionarias (ES).
En un estudio publicado hoy (10 de febrero) en las ediciones online de la revista Nature Biotechnology, un equipo de científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison informa que ha desarrollado métodos para recombinar los segmentos de ADN dentro de las células madre.
Al llevar a soportar la técnica, conocida en la jerga científica como la recombinación homóloga, en el ADN en las células madre embrionarias humanas, ahora es posible manipular cualquier parte del genoma humano para estudiar la función de genes y la enfermedad humana sinóptico en la caja de Petri.
"De hecho, la recombinación homóloga es una de las técnicas esenciales necesarias para células madre embrionarias humanas para cumplir su promesa como una herramienta de investigación básica y tiene implicaciones importantes para el trasplante a base de células ES y terapias génicas", escriben los investigadores de Wisconsin Thomas P. Zwaka y James A , Thomson, los autores del nuevo estudio.
La técnica se ha utilizado en el ratón y es mejor conocido en los últimos años para su uso para generar ratones cuyos genomas han sido modificados por la eliminación de uno o más genes. Conocido como 'nocauts,' ratones alterados genéticamente han vuelto tremendamente importante para el estudio de la función de genes en los mamíferos, y se han utilizado para explorar todo, desde los mecanismos subyacentes de la obesidad y otras condiciones para determinar con precisión los genes que subyacen a muchas enfermedades diferentes.
Las diferencias significativas entre el ratón y células madre de embriones humanos tienen, hasta ahora, obstaculizaron la aplicación de la técnica de células madre embrionarias humanas, según Zwaka, el autor principal del informe Nature Biotechnology y un científico de investigación que trabaja en el laboratorio de James Thomson. Thomson fue el primero en aislar y células madre embrionarias humanas de cultivo hace casi cinco años.
"Este es un gran beneficio para el campo de células ES humanas," dijo Zwaka. "Esto significa que podemos simular todo tipo de enfermedades de base genética en el laboratorio - casi todos ellos."
Para demostrarlo, el equipo dirigido por Zwaka y Thomson fueron capaces de eliminar del genoma humano el único gen que causa un síndrome genético poco común conocido como el síndrome de Lesch-Nyhan, una condición que causa una deficiencia de la enzima y se manifiesta en sus víctimas a través de automutilación comportamiento tales como labio y morder el dedo y golpearse la cabeza.
El estudio de los genes derivados de células madre embrionarias humanas, en contraposición a los encontrados en ratones, es importante porque, mientras que existen muchas similitudes genéticas entre ratones y seres humanos, no son idénticos. Hay genes humanos que difieren en formas clínicamente significativas de los genes del ratón correspondientes, dijo Zwaka. El gen que codifica para el síndrome de Lesch-Nyhan es un gen tal, como los ratones que no tienen la enzima no exhiben los síntomas dramáticos de la enfermedad que se encuentra en los seres humanos cuyos genes no hacen la enzima.
Otro aspecto clave de la nueva obra es que puede acelerar el esfuerzo para producir células que se pueden utilizar terapéuticamente. Gran parte de la publicidad y la promesa de las células madre se ha centrado en su potencial de diferenciarse en todos los 220 tipos de células que se encuentran en el cuerpo humano. Si los científicos pueden guiar a las células madre - que comienzan la vida como pizarras en blanco - por las vías de desarrollo para convertirse en neuronas, células del corazón, células de la sangre o cualquier otro tipo de célula, la medicina puede tener acceso a un suministro ilimitado de células y tejidos que se pueden utilizar para el tratamiento de enfermedades basados ??en células como el Parkinson, la diabetes, o enfermedades del corazón. A través de la manipulación genética, los genes "marcador" ahora pueden insertarse en el ADN de las células madre destinados a un destino de desarrollo particular. La presencia o ausencia del gen podrían ayudar a los médicos clasifican las células para la terapia.
"Tales 'knock-ins' serán útiles para purificar una célula ES derivada tipo de célula específica de una población mixta", dijo Zwaka. "Todo es cuestión de linajes celulares. Usted querrá neuronas de dopamina. Usted querrá células del corazón. Creemos que esta técnica será importante para nosotros llegar a ese punto ".
La manipulación genética de las células madre destinados para uso terapéutico puede ser también una ruta para evitar la trampa más grande de la medicina de trasplantes: la superación de la reacción del sistema inmune a células o tejidos extraños. Cuando los tejidos u órganos son trasplantados en los seres humanos ahora, los fármacos se administran para suprimir el sistema inmune y los pacientes a menudo necesitan tratamiento de por vida para evitar que el tejido sea rechazado.
A través de la manipulación genética, puede ser posible para enmascarar las células de tal manera que el sistema inmunológico no las reconoce como tejido extraño.
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