Algas corregirían mutaciones genéticas

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La ceguera, el retraso mental, el bajo tono muscular y los problemas de movilidad, producto de enfermedades mitocondriales de tipo congénito, podrían tener solución con la terapia génica.

Este tipo de enfermedades afectan a uno de cada seis mil recién nacidos y se corregirían si se llega a comprobar la eficacia de un modelo de investigación que utiliza algas unicelulares de agua dulce para determinar el camino que recorren las proteínas y los genes. 

La investigación

“En esos padecimientos, la mitocondria —estructura encargada de dotar de energía a la célula y que cuenta con su propio material genético— tiene una o varias mutaciones en su ADN, que ocasionan daños severos, hasta ahora incurables”, explica Diego González Halphen, del Instituto de Fisiología Celular (IFC) de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM) y miembro del equipo científico que adelanta el estudio.

Lo que estos expertos en terapia génica han logrado es rastrear la ruta que recorren algunas proteínas y genes entre la mitocondria y el núcleo celular. Para ello, utilizan algas verdes unicelulares de agua dulce (como Chlamydomonas y Polytomella), en las que seis genes han migrado de la mitocondria al núcleo y las seis proteínas correspondientes han demostrado ser capaces de recorrer, con éxito, el complejo camino hacia el interior de la estructura.

“Entender ese proceso, en el que varios genes mitocondriales han migrado exitosamente para integrarse al ADN nuclear, nos ayudará a copiarlo en células humanas e intentar una terapia génica que corrija los efectos de la mutación causante de esas afecciones”, complementa González Halphen.

Con más de 15 años de experimentar en su laboratorio con un tipo de algas verdes que de manera natural crecen en los charcos, el doctor en bioquímica ensaya con dos de las seis proteínas que cruzan la barrera mitocondrial y son candidatas para posibles desarrollos de terapias génicas.

Mutaciones en el ADN mitocondrial

Se piensa que las mitocondrias se originaron hace 2.500 millones de años por la simbiosis que estableció una bacteria con otra célula. 

Se supone que esas bacterias permanecieron encapsuladas dentro de la célula y a través de la evolución se convirtieron en mitocondrias con su propio material genético o ADN. En los mamíferos, las mitocondrias se transmiten a través de la madre.

Como cualquier ADN, el mitocondrial es susceptible de tener mutaciones. Si existen mutaciones ocurren diferentes daños congénitos, por lo general muy graves e irreversibles.

Corregir daños en el ADN mitocondrial

La alternativa de la terapia génica para enfrentar estas enfermedades requiere transformar el ADN mitocondrial para corregir la alteración.

“Hasta ahora no sabemos cómo hacerlo, pues no existe algún vector o virus que llegue a la mitocondria, ni nada que pueda reparar una mutación en el genoma mitocondrial. Dado su origen, la mitocondria protege su ADN dentro de dos membranas”, explicó el doctor González.

La alternativa son las algas verdes

Manipulando los genes de las algas verdes, organismos unicelulares en los cuales se ha detectado la existencia de genes semejantes a los humanos en el ADN mitocondrial, los investigadores han detectado que seis proteínas de las algas verdes son parecidas a las humanas. “En las personas éstas se forman dentro de la mitocondria, mientras que en las algas se sintetizan en el citosol y luego se introducen en la mitocondria”, explica el científico.

La estrategia del bioquímico consiste en diseñar proteínas mitocondriales que se sinteticen en el citosol de células humanas capaces de entrar a la mitocondria para resolver la disfunción original. “Si se conoce cómo ocurre este proceso en esa estructura de las algas, se podrán diseñar proteínas humanas sintéticas que también lo hagan”, concluye la investigación luego de sus fases iniciales.

Conclusiones preliminares

En resumen la investigación determina:

  • Usar la biología molecular para diseñar genes que sinteticen las proteínas.
  • Posicionar un gen en un lugar distinto al de su origen (en  la mitocondria).

Esta terapia experimental -novedosa a nivel mundial- aún enfrenta dificultades complejas, pero es una vía para desarrollar futuras aplicaciones terapéuticas.

González reconoció que emular a la naturaleza es una ruta bioquímica intrincada, que requiere éxito en cada paso de un mecanismo minucioso y exacto. A ello dedica su esfuerzo académico con el firme propósito de enfrentar enfermedades hasta ahora incurables.

Más información
www.unam.mx

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