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La huella de la vida en el ADN ahora puede mapearse en una sola célula

Investigadores en el Reino Unido han desarrollado una poderosa técnica nueva que usa una sola célula para mapear las marcas epigenéticas que la vida deja en nuestro ADN. El desarrollo se considera un avance porque permitirá a los científicos comprender mejor el efecto del medio ambiente en el ADN, como durante la vida temprana del embrión, y en el desarrollo de enfermedades como el cáncer.

El equipo, compuesto por miembros del Babraham Institute, un centro de investigación financiado por el Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC), y el Wellcome Trust Sanger Institute, ambos en Cambridge, informa sus hallazgos en la revista Métodos de la naturaleza.

La fusión de esperma y óvulo produce un nuevo organismo con su propio ADN, la placa de caldera fundamental de instrucciones sobre cómo deben desarrollarse el crecimiento y el desarrollo. Pero recientemente en la historia de la investigación del ADN, los científicos han descubierto que hay otra capa de instrucciones sobre la placa de la caldera del ADN: "marcas epigenéticas" o etiquetas químicas que anotan el ADN.

Mapa epigenético es una "memoria celular"


Las marcas epigenéticas alteran el comportamiento de los genes de acuerdo con las condiciones ambientales. Ahora, los investigadores dicen que hay un mapa epigenético que actúa como memoria celular.

Las marcas epigenéticas no cambian la secuencia de ADN subyacente, pero agregan instrucciones adicionales que hacen varias cosas como silenciar ciertos genes y activar otros para diferenciar una célula de la piel de una célula cerebral; también alteran el comportamiento de los genes de acuerdo con las condiciones ambientales.

Por lo tanto, además del ADN, existe un mapa epigenético que actúa como una especie de "memoria celular" de la experiencia y respuesta de una célula a las condiciones ambientales.

Esta memoria se conserva mucho después de que la condición en el entorno que lo desencadenó se haya desvanecido. Por ejemplo, un cambio en la dieta puede dar como resultado un cambio en el mapa epigenético e influir en la salud a largo plazo del organismo.

Los científicos están empezando a darse cuenta de que la investigación en epigenética es tan importante para comprender la salud y la enfermedad como el estudio del ADN subyacente. Pero las herramientas para hacer esto no son ideales. Los investigadores han tenido que confiar en el uso de ratones como modelos para el desarrollo temprano humano, y el tejido para el análisis es muy restringido.

Nueva técnica ofrece 'una capacidad sin precedentes para estudiar procesos epigenéticos'

La capacidad de estudiar el mapa de todas las marcas epigenéticas de una persona mediante el uso de una sola célula es un avance significativo y ofrece a los investigadores una "capacidad sin precedentes para estudiar procesos epigenéticos", explica el autor correspondiente, el Dr. Gavin Kelsey, del Instituto Babraham. :

"La capacidad de capturar el mapa completo de estas marcas epigenéticas de las células individuales será fundamental para una comprensión completa del desarrollo embrionario temprano, la progresión del cáncer y ayudar al desarrollo de terapias con células madre".

El equipo espera que tal aplicación pueda reducir potencialmente la cantidad de ratones actualmente usados ??para la investigación epigenética.

Uno de los procesos químicos que producen marcas epigenéticas se llama metilación del ADN, donde se une una etiqueta de metilo al ADN. El método que los investigadores describen en su artículo trata el ADN con bisulfito para localizar todas las marcas de metilación epigenéticas en todo el genoma.

El ADN tratado se amplifica y se lee con secuenciadores genéticos de alto rendimiento que muestran la ubicación de las marcas de metilación y los genes afectados.

Por primera vez, los investigadores pueden rastrear lo que ocurre en las células individuales

Los métodos actuales buscan marcas epigenéticas en grupos de células. Esto significa que no es claro intentar rastrear lo que sucedió en una celda individual. La nueva técnica permite a los investigadores seguir lo que sucede en las células individuales en un momento crítico en el desarrollo temprano de un embrión, cuando cada célula tiene el potencial de desarrollarse de manera única.

Usando su nueva técnica, el equipo ya ha encontrado que muchas de las marcas epigenéticas que son diferentes entre las células se encuentran en lugares que controlan la actividad genética.

El Dr. Kelsey dice que el estudio de prueba de principios muestra que "se puede lograr un análisis epigenético a gran escala y de una sola célula para ayudarnos a comprender cómo los cambios epigenéticos controlan el desarrollo embrionario".

"La aplicación de enfoques unicelulares a la comprensión epigenética va más allá de la investigación biológica básica", agrega. "Las aplicaciones clínicas futuras podrían incluir el análisis de células cancerosas individuales para proporcionar a los médicos la información para adaptar los tratamientos y las mejoras en el tratamiento de la fertilidad al comprender el potencial de errores epigenéticos en las tecnologías de reproducción asistida".

La financiación del estudio provino del BBSRC, el Medical Research Council (MRC), el Wellcome Trust, EU Blueprint y EU EpiGeneSys.

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