17 de noviembre de 2014

El genoma del hurón revela pistas sobre las enfermedades respiratorias

El genoma del hurón revela pistas sobre las enfermedades respiratorias
FLICKR/MIERDAMIAN RONDANA

MADRID, 17 Nov. (EUROPA PRESS) -

Un esfuerzo internacional de investigación tiene un borrador de la secuencia del genoma del hurón que aporta pistas sobre las respuestas de las vías respiratorias y los pulmones a la gripe pandémica y la fibrosis quística.

Los científicos emplearon la secuencia de este mamífero, que se publica en 'Nature Biotechnology', para analizar cómo la gripe y la fibrosis quística afectan a los tejidos respiratorios a nivel celular.

El Instituto Nacional de Alergias y Enfermedades Infecciosas, perteneciente a los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, financió este proyect, que fue coordinado por Michael Katze y Xinxia Peng, de la Universidad de Washington en Seattle y Federica Di Palma y Jessica Alfoldi, del Instituto Broad del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) y Harvard, todos ellos en Estados Unidos.

"La secuenciación del genoma del hurón es un asunto importante", afirma Michael Katze, profesor de Microbiología de la Universidad de Washington y director del esfuerzo de investigación. "Cuando se secuencia un genoma, éste permite responder a una amplia gama de preguntas que antes no se podían responder. Tener el genoma cambia un campo para siempre", añade.

Se ha considerado desde hace mucho tiempo que los hurones son el mejor modelo animal para el estudio de una serie de enfermedades humanas, en particular la influenza, ya que las cepas que infectan a los seres humanos también infectan a estos animales. Estas infecciones se propagan de hurón a hurón de la misma manera que lo hacen entre humanos.

En el estudio, los científicos del Instituto Broad del MIT y Harvard, dirigido por Federica Di Palma y Jessica Alfoldi, secuenciaron y describieron el genoma de un hurón sable doméstico, 'Mustela putorius furo'. A continuación, colaboraron con el grupo Katze en el análisis posterior, una técnica llamada análisis de transcriptoma, que identifica todo el ARN que se está produciendo, o transcripción, de las áreas del genoma que se se hayan activado en un punto dado en el tiempo.

Esto hace que sea posible ver cómo las células de los hurones están respondiendo ante el reto de la gripe y la fibrosis quística. "Mediante la creación de un genoma de alta calidad y de recursos transcriptoma para el hurón, hemos demostrado cómo los estudios de organismos modelo no convencionales pueden facilitar una base sanitario esencial para la investigación biocientífica", destaca Federica Di Palma, directoar de Ciencia en Vertebrados y Salud Genómica en TGAC, el Centro de Análisis del Genoma.

En la parte del estudio sobre la gripe, el grupo de Yoshihiro Kawaoka, de la Universidad de Wisconsin-Madison, Estados Unidos, expuso a hurones a una versión reconstruida del virus que causó la pandemia de gripe mortal de 1918, la llamada gripe española, que mató a 25 millones de personas en todo el mundo, y el virus de la gripe porcina, que provocó la pandemia mundial de 2009-2010 y sigue causando la enfermedad en la actualidad.

Luego, recogieron muestras de tráqueas de los animales (tráqueas en la base de la garganta y los pulmones) en el primero, tercero y octavo día de la infección para el análisis del transcriptoma. El equipo de Katze encontró que los dos virus afectaron a la tráquea y los pulmones hurón de forma diferente.

Por ejemplo, el virus de 1918, provocó una marcada respuesta transcripcional en la tráquea en el primer día de la infección, una respuesta que se mantuvo a a lo largo de ocho días. Por su parte, la cepa de 2009 desencadenó una respuesta que comenzó lentamente y creció gradualmente, alcanzando su máximo en el octavo día.

"La gripe de 1918 provocó una gran respuesta en el primer día y fue sostenida", recalca Xinxia Peng, profesor asistente de investigación en el laboratorio de Katze y especialista en biología computacional, además de autor principal del estudio. "La gripe pandémica de 2009 desencadenó una respuesta que creció gradualmente a lo largo de varios días. Tenían trayectorias muy diferentes", agrega.

DIFERENCIAS PRINCIPALMENTE EN LA RESPUESTA EN LA TRÁQUEA

Sin embargo, en el pulmón, la transcripción de genes desencadenada por ambos virus era aproximadamente la misma, pero diferente de la observada en la tráquea. "Esta comparación revela que la respuesta del huésped a estos dos virus se diferencia principalmente en la tráquea y puede explicar el curso de la infección", resume Peng.

Para entender mejor la fibrosis quística, el grupo de John Engelhardt en la Universidad de Iowa, Estados Unidos, diseñó mediante ingeniería genética un hurón sin el gen para una proteína de membrana llamado regulador de conductancia transmembrana de la fibrosis quística (CFTR, por sus siglas en inglés).

Defectos en el gen CFTR son responsables de esta enfermedad hereditaria, que afecta a 30.000 estadounidenses. Los modelos de animales con genes bloqueados son una forma común para estudiar cómo la pérdida de un gen o la herencia de un gen defectuoso afecta a la función celular.

En el modelo de fibrosis quística, el análisis del transcriptoma del gen de los hurones carentes de este gen reveló que los cambios en la expresión de genes se pueden ver en el primer día de vida y aumentar significativamente en los siguientes 15 días.

"Encontramos que hay cambios de transcripción desde el primer día, desde el comienzo del proceso, y muchos de los cambios son muy similares a los observados en los humanos --apunta Peng--. Los resultados sugieren que algunos de los procesos de la enfermedad responsables del daño pulmonar observado en la fibrosis quística comienzan muy temprano en la vida".

Katze sugiere que las respuestas del transcriptoma vistas tanto en los estudios de la gripe como en las investigaciones de la fibrosis quística se asemejan de cerca de las que se observan en los seres humanos. Los hallazgos sugieren que los modelos de hurones no sólo ayudarán a los científicos a entender estas dos enfermedades sino también un conjunto más amplio de patologías, incluyendo trastornos del corazón y la diabetes.