Genética

XXXVIII Congreso de la Sociedad Española de Genética

Tras varios años participando y asistiendo a los congresos de la SEG, este año tan sólo puedo animar a su asistencia. Ya van 38 ediciones de este evento que se celebra cada dos años y que, en esta ocasión, la ciudad anfitriona es Murcia. Se celebrará esta semana, entre los días 21 y 23 de septiembre. Os dejo el programa para que le echéis un vistazo.

Desde mi punto de vista, la asistencia a congresos es algo muy rico tanto para pasar un buen rato con conocidos y nuevos amigos como a nivel profesional. Muchos sólo asisten a estos congresos “generales” cuando les interesa. Es algo asumible y de respetar. Pero, de vez en cuando, es bueno ver qué se cuece en otros campos de la Genética.
Por último, desear toda la suerte del mundo a algunos amigos y conocidos que sé que participarán como ponentes en esta edición y que me duele no poder asistir.Bueno, dejo caer la idea de hacer un life-streaming para que podamos disfrutar del congreso, al menos, los socios de la SEG. Ya me contaréis como ha ido.

Web del XXXVIII Congreso de la Sociedad Española de Genética

Escuchando: Oído en Twitter

¿El animal con mayor número de genes?

Esta afirmación, publicada en numerosos artículos a lo largo y ancho del planeta, es demasiado tajante. Luego os explico por qué. Pero no deja de ser cierta al día de hoy. Se trata del animal con el mayor número de genes contabilizado gracias a la secuenciación de su genoma. Se trata de un crustáceo pequeño cuyo nombre científico es Daphnia pulex y que se le conoce vulgarmente como pulga de agua. Además de ser el animal con una mayor cantidad de genes -31.000 frente a los cerca de 23.000 que tiene el ser humano- también es el primer crustáceo que ha sido secuenciado su genoma en su totalidad.

La causa de que este pequeño animal tenga esa cantidad desmesurada de genes se debe a que éstos están copiados varias veces a lo largo de su genoma. Esa duplicación es tres veces más alta de lo normal y supone un 30% más que lo que sucede en nuestro genoma.
Existe una web asociada a la investigación genómica específica de esta Pulga de agua: el Daphnia Genomics Consortium. Aquí hay una muy buena cantidad de información que puede ser de ayuda para otros estudios genómicos. Desde los proyectos desarrollados hasta las publicaciones y protocolos básicos a seguir en los estudios genómicos. Incluso se enlazan las bases de datos y fuentes asociadas a este crustáceo. Es bastante impresionante lo que hay detrás de una cosa tan pequeña.
Volviendo a su genómica, se ha observado que “más de un tercio de los genes de Daphnia no están documentados previamente. Por lo tanto son nuevos para la Ciencia” dice Don Gilbert, co-autor y científico del Departamento de Biología de la Universidad de Indiana.
Pero lo verdaderamente interesante no está en la cantidad. Si no en la cualidad de los genes. Este crustáceo tiene la capacidad de variar su expresión génica dependiendo del estrés que sufre. No es algo único de estos seres. Lo que sucede es que esta pulga puede ser utilizada fácilmente como modelo para poder analizar la expresión de esos genes y extrapolar esa información a otros organismos. Incluido los seres humanos, ya que no somos tan distintos al fin y al cabo.
Un ejemplo de sus habilidades es la capacidad de adaptarse a las contaminaciones en su ambiente acuático. Dependiendo de la presencia o ausencia de determinados compuestos químicos -en cantidades muy pequeñas para su medición- su expresión génica varía. Se ha postulado la posibilidad de utilizar estos animales como marcadores de esa contaminación en el ambiente, pudiéndose reducir los costes mediante el estudio de su expresión en comparación con los métodos utilizados hasta ahora. Por tanto es un modelo que sirve para observar la integridad de los ecosistemas acuáticos.
Pero ese parecido genético con nosotros también permite -según dice Joseph Shaw, también co-autor del estudio, científico del Departamento de Biología de la Universidad de Indiana y especialista en Ecología- relacionar estos conocimientos asociados con la calidad de las aguas con enfermedades del ser humano.
El estudio de los genes duplicados que comenté anteriormente también tiene su gran importancia. Tanto a nivel evolutivo, ya que una duplicación de genes permite una preservación más fácil de la especie, como de la expresión génica adyacente de otros genes, ya que se propone que tantos genes duplicados pueden inferir su acción en otras cascadas de expresión génica de otros genes. No quiero aburrir con el interminable tema de la regulación y expresión génica.
Terminando quería subrayar el tema del título del artículo y que se ha pasado por alto en numerosas publicaciones (en la publicación original son bien visibles las interrogaciones que dejan abierta la afirmación): no se puede dictaminar tan tajantemente sobre la cualidad de que sea el animal con el mayor número de genes. Primero porque estamos en pañales del conocimiento genómico. Sabemos las piezas pero no cómo funcionan TODAS por separado y en conjunto para comprender la maquinaria que compone un ser vivo. Y este es un organismo modelo y que, por tanto, representa a otros muchos. Pero aunque sean parecidos no tienen por qué tener el mismo número de genes. Y visto el tema de la duplicación génica que es el que da el número tan elevado de genes, es de cajón pensar que habrá muchos organismos que tengan más genes. Aunque no sean modelo.

Referencias: publicación web del estudio procedente del Campus Bloomington de la Universidad de Indiana

Análisis genético más completo de la uva

La uva es uno de los cultivos frutales más demandados en estos momentos. Los estudios de mejora para perfeccionar las uvas son cruciales a la hora de ofrecer al agricultor una variedad que sea lo más resistente a enfermedades y estreses bióticos que existan.

Desde que se introdujo el cultivo de la uva en Oriente próximo hace unos 8000 años se han obtenido relativamente pocos cruzamientos entre variedades que permitan una mayor diversidad genética que ocasione una uva “más fuerte” ante problemas que perjudiquen su desarrollo. La vid es una planta perenne que necesita de unos 3 años para que esté madura para dar esas uvas que tanto nos gustan.
Como gran ayuda en la mejora de plantas, Vitis vitifera (nombre científico de la especie de la uva “domesticada”) también ha sido utilizada para multitud de estudios mediante marcadores genéticos que permiten conocer más sobre los rasgos de interés de las variedades utilizadas en los cultivares dedicados al consumo humano. Esos marcadores genéticos estarán asociados a caracteres que tengan que ver con la resistencia o susceptibilidad hacia estreses tanto bióticos (imaginad una plaga de insectos) como abióticos (un ejemplo de ellos serían las sequías). Al conocer esos marcadores y la distribución entre las variedades, permite mejorar la producción de la uva.
En un estudio realizado en Estados Unidos y publicado este pasado 18 de Enero en PNAS, se estudiaron unas 950 muestras de uva mediante un chip de ADN que permite examinar unos 9000 patrones de variabilidad mediante el estudio de SNPs (Polimorfismos de un único nucleótido y de los que hemos hablado en varios artículos anteriormente). Gracias a esos microarrays, los científicos desarrollaron una tabla que describe el parentesco genético de docenas de las accesiones de uva que producen algunos de los vinos más populares del mundo, incluidas uvas como Reisling o Pinot noir que son de gran interés para la producción de vino.
Los resultados del estudio fueron muy curiosos. Desde siglos pasados cuando una uva presentaba un rasgo que las distinguía de otra supuesta variedad de uva y que era beneficioso para el agricultor, se propagaba de forma vegetativa y era asignado un nuevo nombre por ese agricultor. Hay unas 10000 denominaciones de este tipo en todo el mundo actualmente, pero varias de las variedades nombradas por esa mutación encontrada y nombrada como nueva por ello son identicamente genéticas a sus parentales. O, al menos, las pruebas genéticas no pueden distinguir entre los descendientes mutantes y los parentales usados para el cruzamiento.
Sean Myles, estudiante post doctoral en la Escuela de Medicina de la Universidad de Stanford, y sus colegas advierten que el 58% de las 950 accesiones de Vitis examinadas están tan relacionadas que parecen ser clones de una única accesión. De esta forma parece que no hay tanta variabilidad como parece, al menos desde el punto de vista genético. Habría que comparar el estudio con lo que observan los sumilleres al catar el vino.

Referencias: S Myles, A. R Boyko, C. L Owens, P. J Brown, F Grassi, M. K Aradhya, B Prins, A Reynolds, J.-M Chia, D Ware, C. D Bustamante, E. S Buckler.(2011) Genetic structure and domestication history of the grape. Proceedings of the National Academy of Sciences pp. 6

Escuchando: La biblioteca de Trantor

Sobre el uso de la sangre materna para saber el genoma del feto

El pasado 8 de Diciembre, en la revista Science Translational Medicine se publicó cierto avance sobre el diagnóstico de enfermedades genéticas gracias a la obtención del genoma del feto mediante al análisis de la sangre de la madre. El estudio revela que hay una cierta cantidad de ADN del futuro hijo en el plasma de la sangre materna. Este ADN está degradado y por lo tanto son multitud de fragmentos “flotando” por ese suero sanguíneo.

Las avanzadas técnicas de secuenciación que ya hemos comentado en el blog, permiten el análisis de una gran cantidad de fragmentos y los programas bioinformáticos permiten ordenar esas secuencias. Los estudios para desenmascarar ese ADN del feto son muy exhaustivos y costosos (por ahora), pero se espera que en un futuro no muy lejano los costes se abaraten y sea una prueba que permita eliminar métodos invasivos como la amniocentesis para detectar enfermedades hereditarias.
El estudio se comprobó mediante un análisis a una pareja que podría dotar a su todavía no nato hijo la enfermedad de la beta-talasemia. Gracias a la comparativa del ADN de la madre y del padre junto con el obtenido del plasma sanguíneo comprobaron que la técnica permitía averiguar con certeza si el hijo tendría esa herencia perjudicial para su salud. Recordando un poco de genética, ese gen causante de la beta-talasemia está envuelto en la formación de la hemoglobina y que provoca un bajo rendimiento en la toma de oxígeno. Su herencia es clásica (si los padres son portadores del alelo mutado o malo) con un 25% de probabilidades de que herede los dos alelos “buenos”, un 50% de que herede con ambos alelos sin causar la enfermedad y un 25% de probabilidades de que lleve ambos alelos malos y desarrolle la enfermedad. El estudio del genoma del feto por medio del análisis del plasma sanguíneo permite obtener unas proporciones de los genes de ambos genomas, de la madre y del niño. Estudiando esa proporción se puede estimar si el niño lleva o no la carga genética buena o la mala. Mediante el estudio con la amniocentesis se corroboró todo y se pudo asegurar que el futuro hijo nacerá sano. En el trabajo se pudo secuenciar e identificar el 94% del genoma del feto para su comparación final de más de 900000 puntos a contrastar.

He podido leer en varios periódicos, como la Vanguardia, que explican el estudio pero verdaderamente no lo aclaran, llevando a la confusión a los lectores que comentaban cosas como que se podía conocer todo ya que las células sanguíneas dan toda la información como el cariotipo (esquema de la colocación e identificación de los cromosomas gracias a encontrarse en la fase metafase). Lo que realmente importa es que el ADN del feto que se obtiene está disgregado en el PLASMA. No hay células sanguíneas completas del feto para hacer un estudio cromosómico. Que se pueda deducir una enfermedad del tipo Síndrome de Down (trisomía del cromosoma 21) por una estimación de los genes que están contenidos en ese cromosoma 21 es una cosa y otra es obtener el cariotipo.
Como siempre, las noticias científicas no son informadas con el rigor que se debería. Yo ya he tomado cartas en este asunto ya que me parece un grandísimo avance. Ya me gustaría que todos mis compañeros investigadores cada vez que vieran faltas de rigor lo comunicaran. Así los periodistas tampoco estarían tan mal valorados.

Referencia: Y. M. Dennis Lo, K. C. Allen Chan, Hao Sun, Eric Z. Chen, Peiyong Jiang, Fiona M. F. Lun, Yama W. Zheng, Tak Y. Leung, Tze K. Lau, Charles R. Cantor and Rossa W. K. Chiu. Maternal Plasma DNA Sequencing Reveals the Genome-Wide Genetic and Mutational Profile of the Fetus. Journal of Systematics and Evolution Vol. 2, Issue 61, p. 61ra91 DOI: 10.1126/scitranslmed.3001720

Nuevos métodos de lucha contra la malaria

Ciclo de vida de la Malaria. Hacer clic para agrandar.

Los investigadores de la Case Western Reserve University, desarrollaron técnicas para identificar rápidamente la evolución de la resistencia a los medicamentos en las cepas de la malaria. Su objetivo es permitir a la comunidad médica reaccionar con rapidez a la resistencia inevitable a dichos fármacos y con ello salvar vidas al tiempo que aumenta la vida útil de los medicamentos utilizados contra la enfermedad.
En la actualidad, seguimiento de la enfermedad requiere meses de ensayos clínicos. Los nuevos métodos pueden proporcionar más información en apenas unos días y de una forma más barata.
Los investigadores han adaptado los ensayos genéticos y el análisis matemático para descubrir y realizar un seguimiento de inmunidad contra la droga de la forma más mortífera de la enfermedad, causada por el parásito Plasmodium falciparum. Pero, la tecnología podría utilizarse para otras formas de la malaria y otras enfermedades.
“Cada año, alrededor de 1 millones a 2,5 millones de niños mueren como resultado directo de la malaria. Una estimación conservadora es que un niño muere de malaria cada 30 segundos”, dijo Peter Zimmerman, profesor en la Facultad de Medicina de la Case Western Reserve University. “No hay vacuna para parásitos de la malaria; dependemos de las drogas y la amenaza más grande es que los parásitos siguen evolucionando adquiriendo resistencia a dichos fármacos”, dijo Carol Hopkins Sibley, profesora de ciencias del genoma en la Universidad de Washington y director científico de la resistencia mundial contra la malaria.
Se ha realizado un estudio exhaustivo de muestras de sangre de más de 250 individuos de Papua Nueva Guinea infectados de malaria y se han analizado las muestras mediante distinta fluorescencia asignada a los marcadores de la enfermedad y se observaron las mutaciones que padecía el parásito en su genoma que le confería la resistencia a los medicamentos en cada caso.
En un análisis tradicional, las infecciones se representan por la fuerza de la señal fluorescente como puntos en una gráfica cartesiana. El grupo de infecciones sensible a los medicamentos a lo largo del eje x, la resistente a los medicamentos a lo largo del eje Y. Los que tienen ambas infecciones pueden ser en algún punto intermedio y aquellos sin infección se agruparían en los ejes cercanos al cero.
Pero, incluso cuando una desviación estándar fue introducida para dar cuenta de cruce entre las señales fluorescentes, no dieron un trazado limpio de quién se había infectado y con qué.
Drew P. Kourí, matemático que estaba trabajando en el laboratorio de Zimmerman, llevó el problema a Pedro J. Thomas, profesor asistente de matemáticas y biología. Dando vueltas al asunto, descubrieron que podían producir una imagen precisa al posicionar los puntos de datos usando coordenadas polares.
En este método, el eje x es igual a la de fluorescencia para la infección sensible a los medicamentos y el eje y es igual a la fluorescencia para la resistente a los medicamentos. Las 264 muestras de sangre se representan como puntos entre los ejes de acuerdo a la fuerza de la señal. Los resultados: 4 grupos diferentes que reflejan las cuatro posibles diagnósticos. Utilizando el análisis de coordenadas polares, 86 de las 264 muestras fueron reclasificados.
Zimmerman dijo que se necesitan más estudios para verificar que la resistencia a un medicamento específico está asociado con variantes genéticas específicas.
Se podrían buscar fondos para producir un programa de computadora que procesa automáticamente datos usando coordenadas polares: “Si hemos creado una herramienta de análisis de datos basado en la web, podría ser útil para los investigadores de campo sin experiencia matemáticos especializados”, dijo el profesor Thomas.
No he querido meterme en las fórmulas y métodos cartesianos que han llevado a los resultados porque tendría que pasarme unos días estudiándolos. Os remito al enlace del estudio, que proporciona el artículo al completo.
Es increíble lo ligados que siempre están los estudios matemáticos y la computación a las ciencias de la vida. Yo sigo sin entender por qué no hay una especialización en ramas como la bioinformática en la carrera de Biología. No una asignatura. Gente como yo, la sacaríamos mucho partido. Y esto es algo que lo hablamos en un congreso de Genética. Pero siempre se queda en eso: habladurías. Espero que os haya gustado.

Más información: BioMed Central Genetics

El gen suicida contra el cáncer

Y la noticia es “Made in Spain”. El equipo de investigación del Departamento de Anatomía y Embriología Humana de la Universidad de Granada ha demostrado la posibilidad de reducir las dosis de los fármacos dedicados a la lucha contra el cáncer al usarse en combinación con terapia génica gracias al gen suicida E. Este gen provoca la muerte celular de las células tumorales que originan el cáncer de pecho, pulmón y de colon y previene además su crecimiento. Según dice Ana Rosa Rama Ballesteros, investigadora que ha llevado a cabo el estudio, el gen E induce la apoptosis (muerte celular) a través de daño en las mitocondrias de estas células tumorales. Los primeros estudios realizados han demostrado que se puede reducir hasta 100 veces la dosis de los fármacos utilizados en la quimioterapia combinados con la terapia génica, obteniéndose una inhibición del crecimiento tumoral de hasta un 21% en el caso del cáncer de pecho.
Vamos por el buen camino.
Referencias: Antonia Aránega Jiménez. Departamento de Anatomía y Embriología Humana de la Universidad de Granada.

Escuchando: Lista de reproducción Lounge de Jamendo.com