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30/10/2007  
El Premio Nobel de Fisiología o Medicina de 2007 reconoce la importancia biomédica de la modificación genética dirigida en ratones

La Asamblea Nobel del Instituto Karolinska (Estocolmo, Suecia) decidió el pasado 8 de octubre otorgar el Premio Nobel de Fisiología y Medicina 2007, conjuntamente, a los investigadores norteamericanos Mario Capecchi (nacido en Italia en 1937 y, posteriormente, nacionalizado estadounidense, investigador del Howard Hughes Medical Institute y catedrático de genética humana y biología de la Universidad de Utah (Salt Lake City, Utah, USA) y Oliver Smithies (nacido en 1925 en el Reino Unido, pero de nacionalidad estadounidense, catedrático de patología y medicina de laboratorio de la Universidad de Carolina del Norte, en Chapel Hill, USA, y al científico británico Sir Martin Evans (nacido en 1941 en el Reino Unido, Director de la facultad de Biociencias y catedrático de genética de mamíferos en la Universidad de Cardiff, Reino Unido), por sus contribuciones pioneras y por el diseño experimental que plantearon para la obtención de los primeros ratones mutantes con una modificación genética determinada, con la inactivación específica de un gen, dejando intacto el resto del genoma.


Lluís Montoliu
Centro Nacional de Biotecnología



El primer ratón mutante (denominado knockout, en inglés) apareció publicado en la prestigiosa revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences USA (P.N.A.S.), en Noviembre de 1989, por parte del laboratorio de Oliver Smithies[1]. Tras el, paulatinamente al principio, y después de forma exponencial, fueron apareciendo muchos otros ratones mutantes en los que se pudo estudiar el efecto de la inactivación de un gen determinado, hasta los centenares de ratones mutantes existentes en la actualidad, muchos de ellos animales modelo para el estudio de enfermedades humanas.

Martin Evans, junto con Matt Kaufmann, aisló y describió, en 1981[2], las células troncales embrionales pluripotentes[3] de la masa interna celular del blastocisto, denominadas células ES (del inglés, embryonic stem cells), tras trabajar anteriormente con las células EC (derivadas de carcinomas embrionarios o teratocarcinomas) que finalmente no resultaron tan útiles como parecían al principio. Las células ES podían mantenerse en cultivo indefinidamente, era posible modificarlas genéticamente mientras estaban en cultivo y, posteriormente, reintroducirlas en un nuevo blastocisto, para que colonizarán la masa interna celular y contribuyeran a la formación del nuevo embrión, y todo ello sin perder la posibilidad de convertirse en cualquiera de los tipos celulares que existen en un organismo adulto, incluyendo la línea germinal. Tal plasticidad celular y potencialidad para la modificación genética del genoma del ratón no pasó desapercibida por sus dos compañeros premiados, Mario Capecchi y Oliver Smithies, los cuales decidieron, de forma independiente utilizarlas para la modificación dirigida del genoma del ratón.

Mario Capecchi investigó, en los años 80, diferentes estrategias de transformación, de modificación genética mediante transfección de células en cultivo, con especial atención de aquellas modificaciones que permitían modificar una determinada secuencia genética frente al resto del genoma, mediante el procedimiento denominado de recombinación homóloga[4], esto es, basado en la homología de secuencias de ADN, con eficacias de 1:1000 células modificadas adecuadamente. Este mismo procedimiento lo aplicó de forma pionera, en 1987, en una de las primeras modificaciones genéticas dirigidas que se obtuvieron en células ES de ratón[5]. En el año 1988 estableció un método general de modificación genética de células ES mediante recombinación homóloga por selección doble positiva-negativa, basado en la selección de las células transformadas en las cuales había ocurrido el evento de recombinación homóloga[6], que posteriormente se utilizó y se sigue utilizando en la actualidad para la obtención de mutaciones específicas en células ES y para la obtención de los ratones mutantes correspondientes a partir de ellas.

Finalmente, Oliver Smithies, en 1989, que también había estado investigando, de forma independiente de Mario Capecchi, estrategias para la modificación genética dirigida en células en cultivo, mediante recombinación homóloga[7], fue el primer investigador que integró las evidencias experimentales de sus dos colegas, modificó un gen (lo inactivó) en células troncales embrionales pluripotentes en cultivo, obtuvo después un ratón quimérico y finalmente, mediante cruces, un animal que, en todas sus células, era portador de la mutación inicial del gen seleccionado1, completando el círculo y empezando una larga lista de centenares de ratones mutantes que, a día de hoy, sigue aumentando, como nuestro conocimiento de la función de los genes que, uno a uno, siguen inactivándose o modulándose en cada uno de esos modelos animales.

Los tres investigadores premiados Evans, Capecchi y Smithies han coincidido en otras ocasiones en los que se les ha galardonado, por parte de otras instituciones, por similares motivos por lo que ahora, finalmente, reciben el esperado Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2007. Uno de los premios más importantes recibidos anteriormente, de forma conjunta, fue el Premio Albert Lasker de investigación médica básica, en 2001, otorgado en el mes de septiembre en New York, pocos días después del fatídico 11-S. En esa ocasión el jurado destacó las razones para el Premio eran ?el desarrollo de una tecnología poderosa para la modificación del genoma del ratón con precisión exquisita, lo que permite la creación de modelos animales de enfermedades humanas?.

Pocos avances habrán tenido tal repercusión en biomedicina como la posibilidad de modificar el genoma del ratón a voluntad

En esta edición, el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2007, reconoce la relevancia especial, en biología y biomedicina, de unos experimentos realizados hace 20 a 25 años. Pocos avances habrán tenido tal repercusión en biomedicina como la posibilidad de modificar el genoma del ratón a voluntad. Esa potencia metodológica ha permitido reproducir, en un mamífero muy parecido a nosotros, en el ratón, alteraciones genéticas que se dan en humanos y que constituyen la base molecular de muchas patologías. Adicionalmente, el estudio sistemático de la función de cada uno de los más de 20.000 genes que tenemos los mamíferos (tanto en el genoma del ratón como el genoma humano) ha permitido comprender el papel de cada uno de ellos en el organismo y seguirá produciendo resultados que sirvan tanto para aumentar nuestro conocimiento científico como para desarrollar terapias que permitan paliar o hasta curar enfermedades que afectan a los humanos.






[1]Koller BH, Hagemann LJ, Doetschman T, Hagaman JR, Huang S, Williams PJ, First NL, Maeda N, Smithies O. Germ-line transmission of a planned alteration made in a hypoxanthine phosphoribosyltransferase gene by homologous recombination in embryonic stem cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 1989 Nov; 86(22): 8927-31.
[2]Evans MJ, Kaufman MH. Establishment in culture of pluripotential cells from mouse embryos. Nature. 1981 Jul 9; 292 (5819): 154-6.
[3]Las células ES son las mal denominadas "células madre embrionarias", puesto que su denominación correcta es la de "células troncales embrionales pluripotentes".
[4]Thomas KR, Folger KR, Capecchi MR. High frequency targeting of genes to specific sites in the mammalian genome. Cell. 1986 Feb 14; 44 (3): 419-28.
[5]Thomas KR, Capecchi MR. Site-directed mutagenesis by gene targeting in mouse embryo-derived stem cells. Cell. 1987 Nov 6; 51 (3): 503-12.
[6]Mansour SL, Thomas KR, Capecchi MR. Disruption of the proto-oncogene int-2 in mouse embryo-derived stem cells: a general strategy for targeting mutations to non-selectable genes. Nature. 1988 Nov 24; 336 (6197): 348-52.
[7]Kucherlapati RS, Eves EM, Song KY, Morse BS, Smithies O. Homologous recombination between plasmids in mammalian cells can be enhanced by treatment of input DNA. Proc Natl Acad Sci U S A. 1984 May; 81 (10): 3153-7.



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1 comentario



  1
   foxxx | 03/08/2012
 
Decir que este señor estudio biofisica.
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