Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/044/18
Ciudad de México, 21 de febrero de 2018
- Con este avance se prevé que más grupos de estudio a nivel mundial investiguen su capacidad regenerativa y en un futuro se creen terapias para humanos y animales.
- La secuenciación del genoma de la salamandra tuvo una precisión de 99.2%, un ejercicio sin precedentes, destacó Alfredo Cruz Ramírez, investigador integrante del proyecto.
- Para la secuenciación del genoma del axolote se utilizaron ejemplares albinos (poco comunes en la naturaleza) y cafés del laboratorio de la doctora Elly M. Tanaka, de las coautoras principales del artículo de portada en Nature, en el que participaron a través de un consorcio internacional investigadores mexicanos.
Foto: revista Nature.
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Los axolotes son un modelo animal muy estudiado por ser vertebrados y por su capacidad para regenerar partes de su cuerpo como son patas, cola, médula espinal, cerebro, y por ser, además, más resistentes al cáncer que otras especies, por ello, conocer su genoma servirá para explorar a nivel genético su desarrollo y regeneración.
“La secuenciación del genoma de axolote es un gran avance, ya que es un mapa con el que vamos a generar nuevas estrategias experimentales, lo que antes no se podía. Viene mucha competencia a nivel global, porque más allá de los 30 laboratorios a nivel mundial que estudian la capacidad regenerativa del axolote, ahora más gente querrá participar”, sostuvo Alfredo Cruz Ramírez, líder del grupo de Complejidad Molecular y del Desarrollo en el Laboratorio de Nacional de Genómica para la Biodiversidad (Langebio).
El investigador y Francisco Falcón Chávez —su estudiante de maestría en el Langebio— son dos de los 19 autores del artículo “El genoma del axolote y la evolución de los reguladores clave de la formación de tejido”, que fue el tema de portada de la revista Nature en la edición del 1 de febrero del 2018.
Cruz Ramírez trabaja desde 2014 en la secuenciación y análisis de ácidos ribonucleicos (ARN) pequeños, ARN no codificantes y ARN mensajeros que codifican para proteínas. Elly M. Tanaka, una de las coautoras principales del artículo, conoció el trabajo del científico mexicano en un congreso en 2016, y tras varias charlas lo invitó junto con Falcón Chávez a contribuir en el consorcio que se conformó con científicos de Alemania, Estados Unidos, Austria, China, Reino Unido y Francia para lograr la secuenciación del genoma.
La principal aportación de los mexicanos consistió en el análisis de los diferentes tipos de ARN no codificante. “Hemos encontrado que hasta el 70% de los transcritos son potenciales ARN no codificantes, además de que hay una gran cantidad de ácido desoxiribonucleico (ADN) repetitivo que mucha gente clasifica como secciones ‘basura’ porque no se transcribe, pero creemos que su función tiene que ver con la capacidad regenerativa”, indicó el biólogo molecular. A futuro, se harán análisis experimentales con ARN no codificante que ponga a prueba cada caso a nivel funcional.
La función de PAX7
Otra contribución de Cruz Ramírez y Falcón Chávez fue abonar al análisis de la evolución de los genes PAX3 y PAX7, los cuales fueron utilizados para mostrar los cambios asociados al desarrollo entre el axolote y otras especies. Se encontró que el gen PAX3 no está codificado en el genoma del anfibio —el cual está asociado a la formación de órganos y tejidos en otros animales—, es el gen PAX7 es el que cumple dicha función en el axolote.
Otra etapa del estudio fue aislar al gen PAX7, y mediante la técnica de edición genómica CRISPR se insertó al gen en ratones y peces cebra con el fin de corroborar la conservación evolutiva de la función.
“Se usaron líneas transgénicas de ratón y pez cebra, en las cuales los genes PAX3 y PAX7 están mutados, y se complementaron con PAX7 de axolote para ver si eran capaces de restaurar la función que habían perdido. Se demostró que PAX7 en axolote cubre las funciones que en otras especies hace PAX3, y su papel es esencial en regeneración de tejido muscular”, indicó Cruz Ramírez, y añadió que quizá en unas décadas estos descubrimientos den lugar a la medicina regenerativa aplicada en humanos y otros animales.
La secuenciación y ensamblado de tal cantidad de información se logró con la utilización de la tecnología Pacific Biosciences (PacBio) que da lecturas de más de 10 mil pares de bases, mientras que otras tecnologías leen 500 pares de bases, de haber utilizado estas últimas hubiera sido casi imposible este avance, destacó el especialista en entrevista para la Academia Mexicana de Ciencias (AMC). PacBio permitió que el ensamblado de los fragmentos fuera más sencillo.
Además, se requirió de un análisis a profundidad para reducir el margen de error, por lo que se secuenció hasta 32 veces en promedio cada una de las regiones del genoma de axolote, lo que dio una precisión de 99.2%, un ejercicio sin precedentes. “La probabilidad de error en cada nucleótido que ha sido secuenciado es muy baja”, subrayó.
La salamandra, cuyo hábitat natural se encuentra en los remanentes del lago de Xochimilco, en la Ciudad de México, ha sido muy utilizada como modelo para estudiar el desarrollo y regeneración celular, ya que tiene la capacidad de reconstruir ordenadamente huesos, músculo y nervio de partes de su cuerpo como la cola, branquias, corazón e incluso el cerebro, capacidad que se debe en gran medida a que en edad adulta permanece en estado larvario.
Hoy, gracias a la tecnología de punta que permite secuenciar una mayor cantidad de información genética, se conocen los 32 mil millones de nucleótidos (o 32 gigabases) que constituyen al genoma del axolote, información 10 veces más grande que la del genoma humano.
Luz Olivia Badillo.