Una nueva herramienta genética para modificar y comprender la función de los genes

Investigadores españoles han desarrollado una nueva herramienta que aumenta significativamente la facilidad, eficiencia y fiabilidad de las modificaciones genéticas realizadas en el ratón, el organismo modelo más utilizado en la investigación biomédica. Los resultados se publican en Nature Communications.

Rui Benedito, Macarena Fernández Chacón, Verónica Casquero García, Federica Lunella y Wen Luo. / CNIC

Científicos del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC) han desarrollado una nueva herramienta genética (iSuRe-Cre) que permite a los expertos asegurarse del éxito de las modificaciones genéticas realizadas a través de la tecnología Cre-lox. Esta técnica es usada en la mayoría de los trabajos que tienen como objetivo entender la función de los genes.

Desde su implementación en 1994, esta tecnología ha revolucionado la investigación en el campo de la biomedicina ya que permite eliminar o activar la función de cualquier gen en las diferentes células de un ratón, organismo modelo por excelencia. De esta forma, se ha podido entender mejor la función de cualquier gen y su papel en el desarrollo, fisiología y enfermedades tan importantes como las cardiovasculares o en el cáncer.

Esta nueva herramienta supera los problemas técnicos anteriores y aumenta la fiabilidad de las modificaciones genéticas realizadas en ratones

Además, la tecnología Cre-lox permite regular la expresión de los genes en cualquier momento y lugar gracias a la expresión de la proteína Cre y su capacidad de reconocer unas secuencias específicas (sitios lox) que han sido incluidas en el genoma de ratón. Cuando la proteína recombinasa Cre reconoce estos sitios, es capaz de recombinar y eliminar el fragmento de ADN que se encuentra en medio de ellos, y de esta forma se elimina el gen que se quiere estudiar.

Sin embargo, a pesar del gran impacto de la tecnología Cre-lox en biomedicina, numerosos estudios demuestran la necesidad de ser cautos con el empleo de esta poderosa herramienta. No siempre se puede expresar la proteína Cre con niveles suficientes que permitan eliminar los genes que se deseen y muchas veces no es posible saber en qué medida se ha producido la modificación genética deseada.

Debido a que el evento preciso de recombinación Cre-lox es invisible, se desarrollaron marcadores genéticos y fluorescentes de la actividad de Cre con el fin de etiquetar las células con un cierto grado de actividad de Cre. Estos marcadores genéticos y fluorescentes se han convertido en herramientas genéticas generalizadas y esenciales en cualquier laboratorio que realice estudios genéticos condicionales. 

No obstante, apunta Macarena Fernández-Chacón, numerosos estudios han demostrado que la recombinación y la expresión de un marcador de actividad de Cre determinado no siempre supone que se haya producido la eliminación completa de otros genes con sitios lox.

Célula que expresa el alelo iSuRe-Cre (en amarillo) y células que expresan un reportero convencional (en verde). Solo la célula en amarillo es la que ha delecionado el gen. / CNIC

Mayor eficiencia y fiabilidad del análisis

Para superar los problemas técnicos mencionados, los científicos del CNIC han desarrollado un método innovador. Se basa en un nuevo alelo, llamado iSuRe-Cre, que es compatible con todos los demás alelos Cre/CreERT2/lox existentes, y que garantiza una elevada actividad de Cre en las células que expresan el marcador fluorescente, lo que, finalmente, aumenta la eficiencia y la fiabilidad del análisis de la función del gen dependiente de Cre.

El uso del nuevo ratón iSuRe-Cre permitirá la inducción de múltiples deleciones genéticas en la misma célula, para determinar como los genes interactúan o la epistasis, es decir, como la función de uno o más genes dependen de la función de otro gen.

Fernández Chacón afirma que “el desarrollo de esta nueva herramienta genética cambia significativamente los proyectos de investigación que dependan de la tecnología Cre-lox, ya que ahora podemos ver y estar seguros de dónde están las células que tienen uno o más genes eliminados”.

Para Rui Benedito, director de la investigación, la nueva herramienta genética será de gran interés para la ciencia biomédica “ya que aumenta significativamente la facilidad, eficiencia y fiabilidad de las modificaciones genéticas realizadas en el ratón, el organismo modelo más utilizado en la investigación biomédica”. El estudio se publica en Nature Communications.

Referencia bibliográfica:

Nature Communications: “iSuRe-Cre is a genetic tool to reliably induce and report Cre-dependent genetic modifications”. DOI 10.1038/s41467-019-10239-4.

FUENTE: CNIC