Una nueva herramienta de ARN estimula la producción de proteínas en células seleccionadas

POR HOLLY BARKER

Fuente: Spectrum | 28/10/2022

Fotografía: Autism Spectrum

Una nueva herramienta utiliza una molécula de ARN personalizable para identificar y manipular tipos celulares individuales en animales vivos y tejido cerebral humano

Una nueva herramienta utiliza una molécula de ARN personalizable para identificar y manipular tipos celulares individuales en animales vivos y tejido cerebral humano. Podría ayudar a los investigadores a comprobar cómo los distintos tipos de células contribuyen al autismo.

Para etiquetar o controlar células seleccionadas, los investigadores suelen utilizar un virus diseñado para transportar un gen de interés junto con un potenciador especializado, un tramo de nucleótidos que puede activar un gen cercano, pero sólo cuando se une a proteínas presentes en las células diana. Tras inyectar el virus en un animal o en una muestra de tejido, sólo las células diana expresan el gen deseado. Pero el método es limitado porque se han identificado pocos potenciadores específicos de células.

Además, las células diana presentan distintos patrones de expresión génica, una huella dactilar de ARN. El nuevo método, denominado CellREADR, aprovecha los ARN específicos de cada célula para evitar la necesidad de un potenciador y administrar una copia de ARN de un gen directamente a las células diana.

"Nuestra nueva tecnología supone un cambio fundamental con respecto a los enfoques anteriores basados en el ADN", afirma el investigador principal Josh Huang, profesor de neurobiología de la Universidad Duke de Durham (Carolina del Norte).

El equipo de Huang diseñó una sonda formada por tres componentes clave de ARN: una secuencia "sensor" que se une al ARN mensajero (ARNm) específico de la célula, la secuencia codificadora del gen de interés y una secuencia "inhibidora" que impide la expresión de ese gen. Cuando el sensor se une al ARNm, la estructura de doble cadena resultante activa una enzima de edición natural llamada ADAR, que sustituye las letras de la sonda.

En concreto, ADAR edita e inactiva la secuencia inhibidora, desencadenando la síntesis de la proteína codificada por la sonda. La secuencia inhibidora permanece intacta en las células que no expresan el ARNm, por lo que allí no se construye ninguna proteína. Y como ADAR está presente en todos los tejidos de todas las especies animales, puede adaptarse a distintos modelos de enfermedad, afirman los investigadores.

Según Karun Singh, científico del Instituto de Investigación Krembil de la Red Universitaria de Salud de Toronto (Canadá), que no participó en el estudio, podría suponer un "cambio radical" en la investigación sobre el autismo. Los investigadores podrían dirigir CellREADR a genes relacionados con el autismo para controlar su intensidad de expresión en distintos tipos de células.

Es más, los avances en los atlas cerebrales unicelulares descubrirán probablemente una diversidad de tipos de células cerebrales, algunas de las cuales pueden ser importantes en el autismo, afirma Singh. La detección mediante métodos basados en el ARN significa que los investigadores no se ven obstaculizados por la disponibilidad de buenos anticuerpos, añade.

Los investigadores probaron CellREADR utilizando una sonda que contenía una secuencia sensora para el ARNm CTIP2 -expresado por las neuronas de proyección glutamatérgicas de la capa externa del cerebro- junto con una secuencia que codifica una proteína fluorescente. Empaquetaron la sonda en un virus y lo inyectaron directamente en el cerebro de ratones. La proteína fluorescente iluminó con éxito el 90% de las neuronas glutamatérgicas de los animales, según las tinciones de tejido post mortem con anticuerpos CTIP2.

A continuación, modificaron la sonda para que codificara una versión activada por la luz de una proteína de canal iónico y la inyectaron en una región del cerebro implicada en el movimiento. La estimulación lumínica del cerebro activó neuronas glutamatérgicas específicas de CTIP2 en la región e hizo que los ratones movieran las patas delanteras, lo que pone de relieve el potencial de la herramienta para controlar la función celular en animales.

La técnica también funcionó en tejido cerebral cortical extraído de personas con epilepsia durante una intervención quirúrgica. Los investigadores descubrieron que una sonda diseñada para expresar una proteína fluorescente cuando detecta el ARNm de FOXP2, un gen relacionado con el autismo e implicado en el aprendizaje del lenguaje, iluminaba las neuronas responsables del aprendizaje y la memoria. Los resultados se publicaron en octubre en Nature.

La nueva herramienta también podría adaptarse con fines terapéuticos, afirma Huang. Algunas formas de autismo se derivan de mutaciones que actúan en fases muy tempranas del desarrollo, lo que hace "casi imposible incidir corrigiendo los genes". Pero diferentes mutaciones convergen en los mismos circuitos cerebrales, a los que los científicos pueden dirigirse manipulando los tipos de células que componen esa vía, afirma.

Cite este artículo: https://doi.org/10.53053/YRGR6461

https://www.spectrumnews.org/news/toolbox/new-rna-tool-prompts-protein-production-in-select-cells/?utm_source=Spectrum+Newsletters&utm_campaign=ad6eaf36f7-DAILY_20221028_FRIDAY_RNA_TOOL&utm_medium=email&utm_term=0_529db1161f-ad6eaf36f7-169086874