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Biotecnología

Aplicar CRISPR en marsupiales nos ayuda a saber más sobre nosotros

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La compleja reproducción de las zarigüeyas había dificultado que los científicos usen la herramienta de edición de genes hasta ahora. Los descubrimientos permitirán utilizar estos mamíferos para estudiar las respuestas inmunitarias o enfermedades como el melanoma

  • por Casey Crownhart | traducido por Ana Milutinovic
  • 29 Julio, 2021

Ratones: sí. Lagartos: sí. Calamar: sí. Marsupiales… sí.

CRISPR se ha utilizado para modificar los genes de los tomates, de los seres humanos y casi de todo lo demás. Sin embargo, los marsupiales habían esquivado, hasta ahora, la fiebre de CRISPR, debido a su biología reproductiva tan única y su relativa rareza en los entornos de laboratorio.

Un equipo de investigadores del centro de investigación nacional Instituto Riken de Japón ha utilizado esta tecnología para editar los genes de una especie de zarigüeya sudamericana. Los resultados se describieron en un nuevo estudio publicado recientemente en Current Biology. La posibilidad de modificar los genomas de los marsupiales podría ayudar a los biólogos a aprender más sobre estos animales y usarlos para estudiar las respuestas inmunitarias, la biología del desarrollo e incluso algunas enfermedades como el melanoma.

El genetista de la Universidad de Texas Valle del Río Grande (EE. UU.), John VandeBerg, que no participó en el estudio, admite: "Estoy muy emocionado de ver este artículo. Es un logro que no pensé que pudiera ocurrir en mi vida", admite.

Según el autor principal del nuevo estudio Hiroshi Kiyonari (enlace en japonés), las dificultades para modificar genéticamente a marsupiales tenían menos que ver con CRISPR y más con las complejidades de la biología reproductiva marsupial. Aunque los canguros y los koalas son más conocidos, los investigadores que estudian a marsupiales a menudo usan zarigüeyas en sus experimentos de laboratorio, ya que son animales más pequeños y más fáciles de cuidar. La zarigüeya gris de cola corta, la especie utilizada en el estudio, está relacionada con la zarigüeya norteamericana de cara blanca, pero son más pequeñas y no tienen la bolsa marsupial.

Los investigadores de Riken utilizaron CRISPR para eliminar, o anular, el gen que codifica la producción de pigmentos. Eligieron a este gen porque, si los experimentos funcionaban, los resultados serían obvios inmediatamente: las zarigüeyas serían albinas si se eliminan ambas copias del gen; y, si se eliminara una sola copia, tendrían manchas de otros colores.

La camada resultante incluyó a una zarigüeya albina y a otra con manchas (en la foto de arriba). Los investigadores también aparearon a las dos, lo que resultó en una camada de zarigüeyas completamente albinas. Así, demostraron que la coloración era un rasgo genético heredado.

Los investigadores tuvieron que sortear algunos obstáculos para editar el genoma de la zarigüeya. Primero, se tenía que determinar el momento de las inyecciones de hormonas para preparar a los animales para el embarazo. El otro desafío fue que los huevos de marsupiales desarrollan una capa gruesa a su alrededor, denominada cáscara mucosa, poco después de la fertilización; esto dificulta la inyección del tratamiento CRISPR en las células. En sus primeros intentos, explica Kiyonari, las agujas no penetraban en las células o las dañaban, y los embriones no podían sobrevivir.

Los investigadores se dieron cuenta de que sería mucho más fácil administrar la inyección en una etapa anterior, antes de que la capa alrededor del huevo se endureciera demasiado. Al cambiar la hora cuando se apagaban las luces en los laboratorios, los investigadores lograron que las zarigüeyas se aparearan más tarde por la noche y que los huevos estuvieran listos con el fin de trabajar con ellos por la mañana, aproximadamente un día y medio después. Luego, los investigadores utilizaron una herramienta llamada taladro piezoeléctrico, que mediante la carga eléctrica penetra más fácilmente en la membrana. Esto les ayudó a inyectar las células sin dañarlas.

El genetista de la Universidad de Texas Richard Behringer asegura: "Creo que es un resultado increíble. Han demostrado que es posible llevarlo a cabo".

La zarigüeya se ha utilizado como animal de laboratorio desde la década de 1970, y los investigadores han tratado de editar sus genes durante al menos 25 años, recuerda VandeBerg, que comenzó sus intentos de crear la primera colonia de zarigüeyas de laboratorio en 1978. También fue el primer marsupial en tener su genoma completamente secuenciado, en 2007.

Los biólogos comparativos esperan que la posibilidad de modificar genéticamente las zarigüeyas les ayude a aprender más sobre algunos de los aspectos únicos de la biología marsupial que aún no han sido decodificados. El inmunólogo de la Universidad de Nuevo México (EE. UU.) Rob Miller, que usa zarigüeyas en su investigación, resalta: "Descubrimos genes y genomas marsupiales que no tenemos, por lo que existe un misterio en cuanto a lo que hacen".

La mayoría de los vertebrados tienen dos tipos de células T, uno de los componentes del sistema inmunológico (los lagartos solo tienen un tipo). Pero los marsupiales, incluidas las zarigüeyas, tienen un tercer tipo, y los investigadores no están seguros de qué hace o cómo funciona. Eliminar las células y ver qué ocurre, o quitar otras partes del sistema inmunológico, podría ayudar a descubrir qué función tiene esta célula misteriosa, explica Miller.

Las zarigüeyas también se utilizan como modelos para algunas enfermedades humanas. Se encuentran entre los pocos mamíferos que contraen el melanoma (un tipo de cáncer de piel) como los humanos.

Otra característica interesante de las zarigüeyas es que nacen después de solo 14 días, apenas algo más que bolas de células con antebrazos que las ayudan a gatear hasta el pecho de su madre. Estas pequeñas crías parecidas a gominolas desarrollan sus ojos, extremidades traseras y una gran parte de su sistema inmunológico después de nacer.

Como tanto desarrollo ocurre después del nacimiento, estudiar y manipular su crecimiento podría ser mucho más fácil que realizar un trabajo similar en otros animales de laboratorio como los ratones. Kiyonari afirma que su equipo está buscando otras formas de modificar los genes de la zarigüeya para estudiar el desarrollo de los órganos de estos animales.

Miller y otros investigadores esperan que las zarigüeyas editadas genéticamente les ayuden a realizar nuevos descubrimientos sobre la biología y sobre nosotros mismos. "A veces, la biología comparada revela lo que es realmente importante", concluye. "Las cosas que tenemos en común deben ser fundamentales, y las diferentes resultan interesantes".

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