Un método para analizar cómo las células interpretan y hacen efectivas sus instrucciones

Amparo Tolosa, Genética Médica News

 

Cada célula tiene un complejo libro de instrucciones, conocido como genoma, que debe interpretar y hacer efectivas. La secuencia del ADN contiene los elementos necesarios para producir materiales estructurales y funcionales, pero cómo deben de producirse, en qué cantidad o cuándo vienen determinados en gran medida por señales, marcas o mecanismos que no están en la secuencia del ADN.  Por ejemplo,  algunos de estos mecanismos, denominados epigenéticos , controlan cómo de accesible es el ADN a la maquinaria de transcripción necesaria para copiar a ARN las instrucciones del ADN que deben hacerse efectivas. Si el ADN es accesible puede facilitarse su transcripción. Por el contrario, si permanece compactado, se limita la expresión de los genes.

La nueva técnica permite analizar de forma simultánea en cada célula qué genes se están expresando y cómo de accesible es la cromatina a la maquinaria de transcripción. Imagen: Rubén Megía.

Estudiar la biología de los órganos y tejidos de los seres vivos implica conocer qué genes se están expresando en sus células. Cada tejido puede contener diferentes tipos de células, por lo que, a nivel técnico, la opción más precisa sería determinar qué ocurre en cada célula individual. En los últimos años se han desarrollado diversas tecnologías y aproximaciones para analizar las células de forma individualizada. Sin embargo, normalmente los métodos únicamente permiten obtener un tipo de información, epigenética o de expresión.

Una nueva aproximación, desarrollada en la  Universidad de Washington combina dos ensayos diferentes, uno que informa de la accesibilidad del ADN a las proteínas de unión del ADN, y otro que permite secuenciar el ARN transcrito. El método utiliza etiquetas para marcar el ADN accesible y el ARN de cada célula de una muestra, de forma que se pueda secuenciar todo el ADN y ARN de la muestra de forma global y después se identifique qué ARN y ADN accesible corresponden a una misma célula.

Como prueba de concepto los investigadores realizaron dos experimentos. En uno de ellos utilizaron la técnica combinada, denominada sci-CAR para estudiar la respuesta al cortisol en un modelo con células de cáncer de pulmón. Los investigadores utilizaron una molécula que imita al cortisol que activa el receptor de glucocorticoides y se une a diferentes posiciones del genoma, regulando la expresión de múltiples genes. El equipo tomó muestras de células a diferentes tiempos tras el tratamiento y obtuvo perfiles de secuenciación de ARN y perfiles de accesibildiad al ADN. Gracias a la técnica sci-CAR los investigadores fueron capaces de obtener ambos tipos de perfiles para 4.828 células (de 6.093 perfiles de ARN y 6.085 perfiles de accesibilidad al ADN obtenidos).

En un segundo experimento, el equipo analizó muestras de riñón de ratón, con el objetivo de obtener información epigenética combinada con análisis de expresión. En este caso el equipo obtuvo perfiles de expresión y accesibilidad a la cromatina de 11.296 células, lo que permitió identificar hasta 14 tipos diferentes de células en función de sus características.

 

sci-CAR

El término epigenética hace referencia al conjunto de elementos que regulan la expresión de los genes sin modificar la secuencia del ADN. Imagen: Darryl Leja, National Human Genome Research institute (www.genome.gov)

 

A partir de ambos experimentos, los investigadores encontraron que además de informar de perfiles epigenéticos y de expresión ci-CAR también permite establecer relaciones entre elementos reguladores del genoma y los genes que regulan, lo que podría ser útil para explicar las diferencias de expresión entre tipos celulares, señalan los autores del trabajo.

El análisis combinado de sci-CAR ofrece ventajas frente a las pruebas que solo proporcionan información de expresión génica o accesibilidad a la cromatina. A pesar de que requiere mayor cálculo bioinformático para analizar los resultados obtenidos, proporciona una visión más completa de lo que ocurre en las células y permite analizar múltiples muestras por experimento.

Dentro de las limitaciones actuales, los autores destacan la escasez de resultados obtenidos, especialmente en el caso de la accesibilidad a la cromatina. Además, la posibilidad de relacionar elementos reguladores lejanos de los genes que regulan solo puede ser aplicada a una minoría de genes. No obstante, señalan que el protocolo puede ser optimizado para proporcionar más información. Además, plantean que en el futuro el análisis de ARN y de accesibilidad del ADN se pueda combinar con otros análisis. El objetivo a largo plazo, concluyen, será adaptar el método combinatorio en células individuales para que puedan analizarse de forma simultánea ADN, ARN y proteínas.

Referencia: Cao J, et al. Joint profiling of chromatin accessibility and gene expression in thousands of single cells. Science. 2028. Doi: http://dx.doi.org/10.1126/science.aau0730

Fuente: DNA accessibility, gene expression jointly profiled in 1,000s of cells. https://newsroom.uw.edu/news/dna-accessibility-gene-expression-jointly-profiled-1000s-cells

 

Si te ha gustado el artículo, suscríbete ahora de forma gratuita a la Revista Genética Médica y recíbela cada 2 semanas.


He leído y acepto la política de privacidad. (Recibirás Genética Médica News en PDF cada 2 semanas en tu correo, así como los números de la revista Genética Médica y Genómica. Nuestros suscriptores también reciben cualquier novedad en cuanto a nuestros programas formativos, jornadas gratuitas y eventos en el área de la Genética Médica y Genómica.)

Deja un comentario

Tu dirección de correo electrónico no será publicada. Los campos obligatorios están marcados con *

Normas de uso

La Revista Genética Médica permite realizar comentarios sobre su contenido para favorecer la participación de los lectores, con el objetivo de ofrecer una plataforma de debate y discusión sobre los temas tratados.

El contenido de Genética Médica es de carácter general y tiene una finalidad informativa. La mención de cualquier método, terapia, tratamiento o servicio no debe ser considerado una garantía para su utilización. Determinar el adecuado tratamiento para un paciente es responsabilidad de los médicos y facultativos. La información proporcionada en Revista Genética Médica ha sido diseñada para apoyar, y en ningún caso reemplazar, la relación que existe entre un paciente y su médico.

Para asegurar que todos los lectores tienen una buena experiencia, la Revista Genética Médica solicita que los comentarios sigan unas normas básicas. Los comentarios son evaluados antes de su publicación y moderados por los miembros de la Oficina Editorial de Revista Genética Médica diariamente. Cualquier comentario que no cumpla los principios indicados no será publicado.

Los comentarios están abiertos al público general por lo que los lectores deben considerar que su contenido no necesariamente ha sido realizado por un profesional médico.

Los usuarios tendrán en cuenta que los comentarios serán públicos y cualquier persona con acceso a internet podrá verlos. Los usuarios pueden publicar información personal propia (teniendo en cuenta que será pública) pero no la de otras personas. Los comentarios no podrán ser modificados.

Los principios seguidos para la publicación de comentarios serán:

  • Todos los comentarios que contribuyan a enriquecer el contenido y calidad de los contenidos de Revista Genética Médica serán bienvenidos. Los usuarios se comprometen a proporcionar información veraz y contrastable. Cada usuario proporcionará referencias y/o enlaces que justifiquen sus afirmaciones sobre medicina y salud, siempre que no se trate de una experiencia personal vivida por él mismo.
  • En caso de mencionar publicaciones científicas o datos específicos, se citarán las fuentes que en el comentario.
  • Sólo se aceptará la presencia de enlaces en los comentarios cuando su contenido cumpla los principios de publicación de comentarios y estén relacionados con el tema.
  • En caso de mencionar publicaciones científicas o datos específicos, se citarán las fuentes que en el comentario.
  • Sólo se aceptará la presencia de enlaces en los comentarios cuando su contenido cumpla los principios de publicación de comentarios y estén relacionados con el tema.
  • No se aceptarán comentarios difamatorios o falsos, insultos, amenazas, o ajenos al tema del que trate el artículo. En la misma línea no se aprobará la publicación de comentarios con contenido xenófobo, racista, sexista, homófobo o discriminatorio hacia cualquier religión o colectivo.
  • Los mensajes escritos al completo en mayúsculas no serán aceptados.
  • Mensajes publicitarios, o de cuestiones no relacionadas con el tema del artículo no serán aprobados para su publicación.

Si te ha gustado el artículo, suscríbete ahora de forma gratuita a la Revista Genética Médica y recíbela cada 2 semanas.

(function() { if (!window.mc4wp) { window.mc4wp = { listeners: [], forms : { on: function (event, callback) { window.mc4wp.listeners.push({ event : event, callback: callback }); } } } } })();


He leído y acepto la política de privacidad. (Recibirás Genética Médica News en PDF cada 2 semanas en tu correo, así como los números de la revista Genética Médica y Genómica. Nuestros suscriptores también reciben cualquier novedad en cuanto a nuestros programas formativos, jornadas gratuitas y eventos en el área de la Genética Médica y Genómica.)