Mecanismo para el efecto carcinogénico de la carne roja

Durante mucho tiempo hemos sabido que uno de los principales factores de riesgo para el cáncer de colon es el consumo de carne roja. Esto lo hemos sabido por grandes estudios epidemiológicos en los que hemos encontrado una correlación entre la cantidad de carne roja consumida y la incidencia de cáncer. De manera complementaria a esto,  estudios en animales de laboratorio han corroborado este hallazgo. 

 WmJR from Washington DC, USA, CC BY-SA 2.0 <https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0>, via Wikimedia Commons

Se han propuesto varios mecanismos para explicar este fenómeno, entre los que se encuentra la cantidad de grasas saturadas y diversos componentes de la carne cocinada. 

El cáncer es una enfermedad causada por mutaciones en el ADN que están en general causadas por errores en las células, inflamación o por agentes carcinógenos ambientales. Los grandes consorcios de secuenciación del genoma del cáncer (TCGA y ICGC) han permitido generar "firmas" genéticas que pueden identificar los posibles agentes causales de estas mutaciones. Por ejemplo, es posible saber por el tipo de cambio (mutación) del nucleótido de ADN y los nucleótidos cercanos si una mutación fue causada por componentes específicos del humo del tabaco en el cáncer pulmnar.

Un estudio reciente publicado en la revista Cancer Discovery investigadores del Dana Farber Institute secuenciaron los tumores de 900 pacientes con cáncer de colon, encontrando una firma genética que indicaba alquilación (una forma de daño) del ADN, correlacionando esta firma con el consumo previo de carne roja, pero no de carne de pescado o pollo.  Esta firma estaba presente precisamente en los genes que se conocen como causantes de cáncer de colon, como KRAS y PIK3CA. 

Con esto tenemos el arma humeante del daño. Ahora falta encontrar cuales son las moléculas causales específicas para poder realizar prevención del daño.

Dra Vilma Maldonado

Dr. Jorge Meléndez Zajgla

Edición genética con CRISPR-Cas para la cura de enfermedades hematológicas

 Un nuevo hito se ha alcanzado al lograr la edición genética de células sanguíneas en dos pacientes. La anemia falciforme (Figura 1) es una enfermedad que aqueja al 0.11% de los recién nacidos en el mundo (alrededor de 105 000 bebés por año), siendo por ende la enfermedad hematológica mas frecuente en el mundo, con millones de personas afectadas y que provoca la muerte de 500 niños al año. Esta anemia afecta principalmente a personas con ancestría africana, que presentan síntomas importantes como episodios muy importantes de dolor, infecciones frecuentes, anemia, infartos cerebrales, daño en diversos órganos y en algunos casos la muerte. 

Figura 1. Las bases de la anemia de células falciformes.
The National Heart, Lung, and Blood Institute (NHLBI), Public domain, via Wikimedia Commons

Esta anemia está causada por una mutación en el gen de la hemoglobina B (HBB), que causa que las células rojas sanguíneas se alteren y puedan bloquear vasos sanguíneos. El tratamiento consta de medicamentos para controlar el dolor, transfusiones sanguíneas y quimioterapia.

En el reciente artículo de  Frangoul, et al., se describen dos pacientes, uno con anemia falciforme y otro con otra alteración genética de la hemoglobina (Beta Talasemia) que fueron tratados con células modificadas genéticamente. La manera en que se logró esto fue utilizando células troncales sanas de donadores a los cuales se les bloqueó la expresión de un factor que reprime la producción de la hemoglobina fetal. Esto hizo que esta hemoglobina (que normalmente no existe en células de personas adultas) se presentara en estas células. Este tratamiento está pensado para poder ser utilizado de manera genérica en todas la personas con enfermedades de la hemoglobina (hemoglobinopatías). Las células fueron introducidas en estos dos pacientes después de eliminar todas las células de la médula ósea (transplante alogénico).

Al año ambos pacientes permanecieron con muchas células editadas, altos niveles de hemoglobina fetal y de manera mas importante, no necesitaron transfusiones o (en el caso del paciente con anemia falciforme) tuvieron dolor.

Esto representa un gran avance como prueba de concepto para la edición genética de células somáticas (no germinales) para tratar y potencialmente curar a pacientes con enfermedades hereditarias.

Dra Vilma Maldonado

Dr Jorge Meléndez-Zajgla

Referencia

New England Journal of Medicine

CRISPR-Cas. Una navaja suiza para el diagnóstico

                                        CRISPR-Cas. CC por los Institutos Nacionales de Salud (NIH). USA

La herramienta CRISPR-Cas promete ser una revolución para la edición genómica. Sin embargo, no solo sirve para eso. La nueva revolución que nos traerá será una cambio de paradigma para el diagnóstico genómico.

En estos momentos, el diagnóstico genómico en general se realiza mediante dos grandes tipos de métodos. El de alto volumen, que implica secuenciación de una parte o todo un genoma o del ARN para encontrar las diferencias que nos permitan diagnosticar enfermedades. El segundo grupo de técnicas están apoyadas por el método de reacción en cadena de la polimerasa (PCR), por el cual Kary Mullis ganó el premio Nobel de Química en 1993. 

                        Kary Mullis. Premio Nobel en Química 1993. CC por Dona Mapston 

El PCR consiste en una fase en la que alineamos "cebadores" de ADN, que son fragmentos pequeños de ADN que se unen a los extremos del fragmento que queremos amplificar; otra fase en la cual utilizamos una enzima (polimerasa) para sintetizar el ADN que se encuentra entre ambos cebadores y una fase final en la que calentamos todo para que se separe y volvamos a empezar.

PCR. CC ASA 4.0 por Enzoklop, Wikimedia commons

Esta reacción nos permite amplificar exponencialmente cualquier ADN, lo cual ha permitido crear cebadores específicos para detectar diversas enfermedades. Por ejemplo, es la base para el diagnóstico actual del COVID-19.

Sin embargo, esta técnica tiene varias limitaciones. La primera es que requiere ciclos de calentamiento y enfriamiento para poder amplificar la región de ADN, lo cual requiere equipo especializado. La segunda es la relativa poca sensibilidad que posee. La tercera es la facilidad con que se puede contaminar la reacción. 

El sistema CRISPR puede lograr superar muchas de estas desventajas. Podemos utilizar la exquisita especificidad de una guía de ARN (mejor que un cebador de ADN) para localizar la secuencia que queremos y utilizar un reportero fluorescente para detectar la actividad de las Cas. Asimismo, el hecho de que no se necesite calentar y enfriar la muestra permite crear sistemas que pueden ser usados en lugares que no disponen de equipos sofisticados. 

Es por ello que muchos grupos de investigación en el mundo se encuentran trabajando para crear sistema que usen tiras reactivas o tubitos que permitan detectar en el campo patógenos como el Zika, Dengue o Ébola.

En nuestro grupo estamos trabajando en sistemas para detectar COVID-19 e Influenza usando un sistema CRISPR-Cas de bajo costo y mayor rapidez que el que se usa actualmente. Próximamente les compartiremos los resultados.

Dra. Vilma Maldonado

Dr. Jorge Melendez-Zajgla

CRISPR. Un premio Nobel bien merecido

El último premio Nobel de Química se le otorgó a las doctoras Jennifer Duodna y Emmanuelle Charpentier por el descubrimiento del uso de la herramienta CRISPR-Cas para la edición genómica. Este es un hito con un gran significado biológico, no solo por la importancia de un premio de esa magnitud para dos mujeres (lo cual no es muy frecuente), sino por las posibilidades que se abren.

Jennifer Doudna y Emanuelle Charpentier (CC, The Royal Society, Bianca Fioretti, Hallbauer & Fioretti,)

CRISPR (por sus siglas en inglés: Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) fue creado por bacterias hace millones de años como una herramienta de batalla contra los virus (fagos) que las aquejan. Es por ende la parte principal de su sistema inmune, en particular para otorgarles inmunidad adquirida.

Este sistema está compuesto por dos elementos generales: una nucleasa (una proteína que puede cortar ácidos nucléicos) llamada Cas (CRISPR-associated) y una hebra de ARN guía. Dado a que este sistema ha evolucionado por millones de años, existen una multitud de enzimas y ARNs guías en las diferentes especies de bacterias. El 50% de las bacterias y el 90% de las arqueas tienen este sistema.

CRISPR-Cas funciona de una manera inesperada. Como se trata de un sistema de inmunidad adquirida, la bacteria posee una serie de "espaciadores" palindrómicos en su ADN entre los que se encuentran fragmentos aislados de virus que previamente infectaron a la bacteria (la adquisición de estos fragmentos es una historia un poco más complicada). Al infectarse por un virus, se produce un ARN guía a partir de estos fragmentos y sus espaciadores. Este ARN guía forma un complejo con la proteína Cas y siendo complementario a una región específica ADN del virus, lleva a la nucleasa Cas al virus. Esta nucleasa corta el ADN, frenando la reproducción del fago.

                                                 Proteína Cas9. (CC por los National Institutes of Health)

  A partir de estos elementos se creo un sistema sintético en el cual se aislaron los genes de la proteína Cas (hay varias variedades, algunas de ellas cortan específicamente, otras no tan específicamente) y se produjeron los ARNs guías dirigidos al sitio específico del ADN de interés. Estos genes se introducen en células de cualquier especie (se ha logrado introducirlos en diversos vertebrados, incluso en células humanas) para "editar" el genoma de una manera directa. Como podemos crear las guías que de manera artificial, podemos generara una serie gigantesca de guías para muchas de los genes que queremos editar.

Dra. Vilma Maldonado

Dr. Jorge Meléndez-Zajgla

Regulación dinámica de DNA extracromosomal

Interesante artículo. Cual será el mecanismo para producir estos fragmentos extracromosomales? La creación  de cromosomas doble minuta y selección? Sin embargo habría que explicar como a partir de una célula se puede reproducir la población (debería ser un mecanismo rápido y lo suficientemente importante para seleccionarse).

Targeted Therapy Resistance Mediated by Dynamic Regulation of Extrachromosomal Mutant EGFR DNA

Science 3 January 2014: 
Vol. 343 no. 6166 pp. 72-76 

ntratumoral heterogeneity contributes to cancer drug resistance, but the underlying mechanisms are not understood. Single-cell analyses of patient-derived models and clinical samples from glioblastoma patients treated with epidermal growth factor receptor (EGFR) tyrosine kinase inhibitors (TKIs) demonstrate that tumor cells reversibly up-regulate or suppress mutant EGFR expression, conferring distinct cellular phenotypes to reach an optimal equilibrium for growth. Resistance to EGFR TKIs is shown to occur by elimination of mutant EGFR from extrachromosomal DNA. After drug withdrawal, reemergence of clonal EGFR mutations on extrachromosomal DNA follows. These results indicate a highly specific, dynamic, and adaptive route by which cancers can evade therapies that target oncogenes maintained on extrachromosomal DNA.

Braveheart

Descubren otra función realizada por el ARN largo no codificante

En un nuevo estudio, el equipo de las investigadoras Carla Klattenhoff, Johanna Scheuermann y Laurie Boyer, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, ha identificado un papel crítico para un ARN largo no codificante al que se ha denominado “Braveheart”.
Este ARN largo no codificante parece estimular a células madre para que se transformen en células cardíacas durante la diferenciación de células madre embrionarias de ratón.
Klattenhoff y sus colegas sospechan que los ARNs largos no codificantes quizá también controlan este proceso en el ser humano.

Braveheart, a long noncoding RNA required for cardiovascular lineage commitment. Cell, 2013.

Guidelines for the welfare and use of animals in cancer research

Animal experiments remain essential to understand the
fundamental mechanisms underpinning malignancy and to discover
improved methods to prevent, diagnose and treat cancer.
Excellent standards of animal care are fully consistent with the
conduct of high quality cancer research. Here we provide updated
guidelines on the welfare and use of animals in cancer research. All
experiments should incorporate the 3Rs: replacement, reduction
and refinement. Focusing on animal welfare, we present recommendations
on all aspects of cancer research, including: study
design, statistics and pilot studies; choice of tumour models
(e.g., genetically engineered, orthotopic and metastatic); therapy
(including drugs and radiation); imaging (covering techniques,
anaesthesia and restraint); humane endpoints (including tumour
burden and site); and publication of best practice.

Guidelines

DNA sintético: XNA

Un equipo internacional de investigadores dirigidos por  Philipp Holliger y Vitor Pinheiro, biólogos del Laboratorio de Investigación Médica del Consejo de Biología Molecular de Cambridge, Reino Unido,  han demostrado que los ácidos nucleicos artificiales - los "XNAs" - pueden replicarse y evolucionar, al igual que lo hacen el DNA y el RNA.

La "X" significa "Xeno"

El  "XNA" es un polímero sintético que puede transportar la misma información que el DNA, pero con un conjunto diferente de las moléculas. La "X" en XNA es sinónimo de "xenofobia". Los científicos utilizan el prefijo xeno para indicar que uno de los componentes que se encuentran típicamente en los "bloques" que componen el RNA y el DNA ha sido sustituido por algo distinto de lo que encontramos en la naturaleza.

Las moléculas que se ensamblan para formar los seis XNAs son casi idénticos a los de DNA y RNA, con una excepción: en los nucleótidos de XNA, la desoxirribosa y los grupos de azúcar  DNA y RNA se reemplazan. Algunas de estas moléculas de recambio contienen cuatro átomos de carbono en lugar de  cinco. "Cualquier polímero puede almacenar la información", dice Pinheiro, lo que hace que podamos copiar y acceder a la información codificada en el DNA y el RNA [en forma de genes, por ejemplo].

Usando una técnica artesanal de ingeniería genética llamada "compartmentalized self-tagging" (o "CST"), el equipo de Pinheiro diseñó polimerasas especiales que podrían sintetizar XNA a partir de una plantilla de DNA. El resultado fue un sistema genético que permitió la replicación y la propagación de la información genética.

Esta investigación tiene  importantes aportaciones para bioterapia, exobiología, para investigación sobre los orígenes de la información genética en sí misma  lo que en términos generales implica grandes avances para la Biología.

La reseña original de esta noticia puedes consultarla aquí:  XNA is synthetic DNA that’s stronger than the real thing y el artículo original en este sitio:  Synthetic Genetic Polymers Capable of Heredity and Evolution

The IAP-antagonist ARTS initiates caspase activation upstream of cytochrome C and SMAC/Diablo

ARTS (Sept4_i2) is a pro-apoptotic tumor suppressor protein that functions as an antagonist of X-linked IAP (XIAP) to promote apoptosis. It is generally thought that mitochondrial outer membrane permeabilization (MOMP) occurs before activation of caspases and is required for it. Here, we show that ARTS initiates caspase activation upstream of MOMP. In living cells, ARTS is localized to the mitochondrial outer membrane. In response to apoptotic signals, ARTS translocates rapidly to the cytosol in a caspase-independent manner, where it binds XIAP and promotes caspase activation. This translocation precedes the release of cytochrome C and SMAC/Diablo, and ARTS function is required for the normal timing of MOMP. We also show that ARTS-induced caspase activation leads to cleavage of the pro-apoptotic Bcl-2 family protein Bid, known to promote MOMP. We propose that translocation of ARTS initiates a first wave of caspase activation that can promote MOMP. This leads to the subsequent release of additional mitochondrial factors, including cytochrome C and SMAC/Diablo, which then amplifies the caspase cascade and causes apoptosis.

Cell Death & Differentiation 19, 356-368 (February 2012).

PhD survival guide

Some brief advice for PhD students

Leonardo Almeida-Souza & Jonathan Baets

Introduction

By now you have secured your place on a PhD programme, your project is beginning to crystallize and you have a paid position or a fellowship to support you financially during your time in the lab. Time to put your brain and body to work at last. But beware, although your PhD will have many thrilling moments of discovery and insight, there will also be many pitfalls and perils to overcome or avoid. Here, we hope to summarize some of those challenges and offer a few tips that might help budding PhD students survive the bad times and enjoy the good

link (dentro del INMEGEN)

INTERNATIONAL CANCER GENOME CONSORTIUM

Este es el proyecto global en el que participa el INMEGEN. El ICGC es uno de los dos proyectos más grandes a nivel mundial (el oro es el TCGA). México es el único país latinoamericano en participar. En él están 13 países y 390 grupos de investigación.

ICGC Goal: To obtain a comprehensive description of genomic, transcriptomic and epigenomic changes in 50 different tumor types and/or subtypes which are of clinical and societal importance across the globe.

!Al final esperamos tener 18000 tumores secuenciados!

 

Pueden echarle un vistazo en icgc.org

 

Curso

Elsevier y el Instituto Nacional de Medicina Genómica tienen el honor de invitarle a participar y a convocar a personas interesadas en recibir un Taller para Autores y Editores.

El Taller para Autores está dirigido a científicos de todas las edades y disciplinas que quieran obtener guías de ¿Cómo publicar un artículo científico para revistas internacionales?. Y el taller para Editores está dirigido a personas que editan revistas científicas de todas las áreas de investigación para proveerles guías sobre la Profesionalización de las revistas científicas en la era de la información.

Día:
lunes 26 de marzo 2012

Lugar:
Instituto Nacional de Medicina Genómica (INMEGEN nueva sede)

Dirección:
Periférico Sur No. 4809 Col. Arenal Tepepan, Delegación Tlalpan México, D.F. C.P. 14610
Entrada SÓLO por: Arenal S/N esquina Xochimaltzin. Ver Mapa

Horarios:
Taller para Autores: de 9:00 a 13:30 horas 
Taller para Editores: de 16:00 a 19:30 horas

Entrada Gratuita. Cupo Limitado

Ver la agenda detallada del evento.

Favor de reservar su lugar AQUÍ ó con la Lic. Ana Laura Pavón al teléfono 5350-1900 ext.1933 o al correo electrónico alpavon@inmegen.gob.mx.