Wednesday :: 30 / 07 / 2014

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Avances científicos

La Universidad de Zaragoza y el CSIC logran un avance sustancial en la investigación de la predisposición genética a enfermedades y la respuesta individual a medicamentos.


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Avances científicos

Avances científicos

El grupo de investigación del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Celular, “Grupo GENOXPHOS” estudia los factores genéticos poblacionales que influyen en la longevidad, la sordera, la fertilidad, la capacidad de aprendizaje o la respuesta adversa a fármacos.

Ha sido el primer grupo de investigadores a nivel internacional en llegar a estas conclusiones, por lo que su estudio ha sido publicado en la prestigiosa revista internacional NATURE GENETICS.

El grupo de investigación del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular y Celular de la Universidad de Zaragoza, “Grupo GENOXPHOS”, ha conseguido abrir nuevas líneas de investigación en el campo del “Genoma Humano”. Tras varios años de estudios, este grupo de doce investigadores, dirigido por los profesores José Antonio Enríquez, Patricio Fernández Silva y Acisclo Pérez Martos, ha desarrollado investigaciones que explican cómo determinadas variaciones no patológicas en la secuencia del ADN de ratones influyen en la predisposición a enfermedades y en la respuesta individual a medicamentos. Estas investigaciones han sido realizadas en colaboración con el grupo de Santiago Rodríguez de Córdoba, profesor del Centro de Investigaciones Biológicas del CSIC en Madrid y por su novedad e importancia su estudio se ha publicado en la más prestigiosa revista científica internacional en el campo de la genética “NATURE GENETICS”. 

El estudio
El estudio se ha centrado en una zona muy concreta del genoma, el cromosoma mitocondrial (que heredamos exclusivamente de la madre) y que contiene información necesaria para producir la energía celular. “GENOXPHOS” ha dirigido sus investigaciones a estudiar cómo influye el ADN mitocondrial en la vida de los individuos. Así, ha propuesto por primera vez una explicación molecular para entender la relación de las variaciones en el cromosoma mitocondrial de humanos y animales, con la predisposición a enfermedades y la respuesta individual a medicamentos, la longevidad, la sordera, la fertilidad, la capacidad de aprendizaje o la respuesta adversa a fármacos.

El grupo de la Universidad de Zaragoza “GENOXPHOS” está interesado en el estudio funcional del genoma humano y el de otras especies. Una de sus líneas de investigación se dirige a describir la variabilidad genética no patológica de las poblaciones y examinar si estas variaciones puede afectar de algún modo la vida de los individuos. En particular, sus estudios buscan comprobar si estas variaciones pueden afectar a la predisposición a sufrir enfermedades, al modo como los individuos envejecen y a la respuesta a los fármacos.

En este aspecto, el más pequeño de los cromosomas, el cromosoma mitocondrial (llamado así por estar localizado en las mitocondrias, fuera de núcleo de la célula) es probablemente el más estudiado. Hasta hace poco tiempo, se tenía el convencimiento de que su variabilidad es, en principio, neutra. Es decir, sin consecuencias para la vida de los individuos. Así, esta variabilidad había sido utilizada en humanos y animales para estudios poblacionales sobre migraciones.

Por ejemplo, dado que el cromosoma mitocondrial se hereda únicamente de la madre, sus variaciones se han trazado en el tiempo y han permitido proponer que todos los humanos actuales somos descendientes de una hipotética mujer (Eva mitocondrial) que vivió en África meridional hace unos 150.000 años.

En las últimas investigaciones sobre este tema, los expertos han comenzado a cuestionarse si esta variabilidad en la secuencia del cromosoma mitocondrial es efectivamente inocua. Distintos investigadores, entre ellos el grupo de la Universidad de Zaragoza, han propuesto que en humanos esta variabilidad podría influir en la longevidad, la fertilidad masculina, el desarrollo de enfermedades y la respuesta adversa a fármacos, entre otras variables y patologías.

Según estas líneas de investigación, en el modelo animal de laboratorio por excelencia, el ratón, las variaciones en la secuencia del cromosoma mitocondrial aceleran la aparición de sordera en ratones predispuestos genéticamente a ella, e incluso condicionan, en ratones, la capacidad de aprender. Hasta ahora, estas propuestas se apoyaban en estudios estadísticos sólidos, pero no eran definitivamente concluyentes, y no permitían averiguar ni como ni por qué las variaciones no patológicas del cromosoma mitocondrial pueden tener los efectos que se les atribuye.

Es precisamente en este punto donde la investigación del grupo de la Universidad de Zaragoza arroja luz. En primer lugar, el grupo ha secuenciado los genomas mitocondriales de cinco estirpes de ratón identificando las diferencias entre ellas. Para comprobar inequívocamente si las distintas variantes causaban alguna diferencia funcional diseñaron un sistema muy simplificado: construyeron células en las que todo su genoma era idéntico excepto el pequeño cromosoma mitocondrial que se obtuvo de animales de cada una de las estirpes de ratón y se introdujo en las células. Posteriormente, estudiaron si estas células se comportaban de forma diferente entre ellas en algún aspecto funcional.

GENOXPHOS ha observado que los cromosomas mitocondriales de dos de las estirpes, precisamente las variantes que favorecían la sordera asociada a la edad o una menor capacidad de aprendizaje en los ratones, causaban una mayor producción de radicales de oxígeno (ROS) y una menor eficiencia en la extracción de energía de los alimentos. Confirman además que los ROS, considerados comúnmente como desechos tóxicos e indeseables, actúan como señales de alarma que permiten a la célula regular su capacidad de producir energía. Comprueban, por último, que el crecimiento y la supervivencia de las células en presencia de ciertos fármacos, algunos usados en clínica humana, es alterada de diferente forma, en función del tipo de cromosoma mitocondrial que posean.

Dado que el ADN mitocondrial contiene información para que las células produzcan energía de modo eficiente, lo cual es esencial para su correcto funcionamiento, la demostración de que sus variantes no son neutras pone de manifiesto la necesidad de considerar este cromosoma para entender la predisposición individual a una gran variedad enfermedades, la severidad de sus síntomas, el modo como deben ser tratadas y el beneficio o perjuicio de la utilización de fármacos para su tratamiento. En definitiva, se demuestra para una parte muy concreta del genoma que los postulados que abogan en el futuro por la medicina molecular individualizada (la creación de fármacos específicos para tratamientos individualizados) son probablemente correctos.







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