Becas para Latinoamericanos en Reino Unido

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Un método para evitar las patologías heredadas de la madre

La tecnología ha puesto al alcance por primera vez la posibilidad de corregir el genoma humano en la línea germinal, es decir, en el ADN que se transmite a las siguientes generaciones. La posible aplicación a la medicina de estas técnicas da ahora un paso clave para un tipo importante de enfermedades hereditarias, las mitocondriales, que solo transmite la madre. Los investigadores han probado en ratones que es posible destruir selectivamente las mitocondrias enfermas en óvulos o embriones tempranos, y ya colaboran con clínicas de fertilidad para probar la seguridad del método en humanos.

La inmensa mayoría de los 20.000 genes humanos se encuentran en el núcleo de cada célula, pero hay unos 50 que no están en el núcleo, sino en las mitocondrias, las factorías energéticas de la célula. En la fecundación, el óvulo y el espermatozoide aportan sus genes nucleares a partes iguales, pero las mitocondrias las pone solo el óvulo: de ahí que los genes mitocondriales se transmitan solo por línea materna. Cuando alguno de esos genes es erróneo, resultan enfermedades genéticas, también transmitidas solo por la madre.

Aunque estas enfermedades mitocondriales son una minoría de las dolencias hereditarias, resultan en condiciones muy graves, con fallos catastróficos en los órganos y tejidos que más energía necesitan, como el cerebro, el corazón y el hígado. Incluyen varios tipos de demencia y neurodegeneración, diabetes, infarto, disfunción hepática, pérdida de visión y sordera, todas ellas sin cura. Poder corregirlas en el óvulo o poco después de la fecundación libraría a los hijos (no solo a las hijas) de esas taras, y también a toda su descendencia futura.

Las enfermedades mitocondriales son una minoría de las dolencias hereditarias, pero generan fallos catastróficos

El equipo de Juan Carlos Izpisúa en el Instituto Salk de California, junto a científicos de Miami, Kobe, Urbana, Barcelona y Pekín, y en colaboración con varios hospitales españoles, han logrado aplicar las modernas técnicas de edición genómica para impedir el paso de mutaciones mitocondriales a la descendencia. Lo han hecho en ratones modelo, pero usando varias de las mutaciones mitocondriales humanas más relevantes. Publican los resultados en la revista Cell.

“La técnica”, explica Izpisúa, “se basa en una única inyección de material genético (ARN) en el óvulo o en el embrión temprano, y por tanto podría realizarse fácilmente en las clínicas de fertilidad de todo el mundo”. Por supuesto, faltan varios cambios legales y comprobaciones de la seguridad del método para llegar a ese punto. Pero la técnica se puede considerar ya a punto para dar ese salto.

La edición genómica también es prometedora para la mayoría de las enfermedades hereditarias –las del genoma nuclear—, pero Izpisúa cree que las taras mitocondriales pueden erigirse en la avanzadilla. La principal razón, explica, es que no hay buenas alternativas para ello. El Reino Unido ha aprobado hace solo unos meses una estrategia alternativa –los llamados “hijos de tres padres”—, pero en ese caso hay que combinar genes de tres individuos, lo que puede generar problemas de compatibilidad, tal como indican algunas evidencias en ratonas.

Los científicos han comprobado la eficacia de la técnica en óvulos de ratón que contenían mutaciones humanas

La técnica del Salk no requiere donaciones de óvulos. Simplemente, dirige un sistema de enzimas que cortan el ADN (endonucleasas) específicamente contra los genes mitocondriales mutantes.

Las enfermedades mitocondriales tienen una peculiaridad importante. Una célula tiene solo un genoma nuclear, pero muchos genomas mitocondriales (de 100 a 100.000), y lo más común es que algunos sean normales y otros mutantes. Que la enfermedad se manifieste depende de que el porcentaje de mitocondrias mutantes alcance un valor crítico. Las endonucleasas atacan solo a las mitocondrias mutantes, y ello permite a las sanas imponerse al peso, aunque algunas mitocondrias mutantes persistan por allí.

Los científicos han comprobado la eficacia de la técnica en óvulos de ratón que contenían las mutaciones mitocondriales humanas responsables de la neuropatía hereditaria de Leber, distonía (LHOND), debilidad muscular neurogénica, ataxia y retinitis pigmentosa. Todas son enfermedades raras sin cura actual.

Antes de que empiecen los ensayos clínicos es preciso evaluar la seguridad del método en óvulos de pacientes con enfermedades mitocondriales. Izpisúa está en contacto con clínicas de fertilidad para conseguir ese material.

El futuro se nos ha echado encima.

El océano ácido provocó la mayor extinción en la historia del planeta

Más del 90% de los organismos marinos y más de dos tercios de los animales terrestres desaparecieron hace unos 252 millones de años. Unos 20 millones de años después surgieron los primeros dinosaurios. Las causas de aquel cataclismo, a partir del cual evolucionaron los ecosistemas modernos, han sido debatidas por los científicos durante años y ahora un equipo de geofísicos europeos ha dado con una respuesta basada en evidencias directas: una intenso actividad volcánica en Siberia, con ingentes cantidades de CO2 inyectadas en la atmósfera, seguramente provocó la acidificación de los océanos, desencadenando la extinción de tantos organismos que no pudieron adaptarse al cambio radical de las condiciones químicas de su entorno.

El hallazgo parece descartar otras hipótesis basadas en diferentes procesos de origen puramente terrestre o incluso extraterrestre, como el impacto de un gran asteroide. Y no solo ilumina un episodio importante del pasado de la Tierra, sino que también debe ayudar a entender su futuro, ya que las ingentes cantidades de CO2 que se están inyectando en la atmósfera por el uso intensivo de los combustibles fósiles están haciendo el océano mundial más ácido, y a un ritmo mayor que el de hace 250 millones de años, advierten los investigadores. “Los científicos hace tiempo que sospechaban que hubo una acidificación del océano durante la mayor extinción de todos los tiempos, pero se habían escapado hasta ahora las pruebas directas”, señala Matthew Clarkson, investigador de la Universidad de Edimburgo y coordinador del equipo autor del trabajo. “Y es un descubrimiento preocupante”, continúa, “dado que estamos observando ya hoy en día un incremento de la acidez de las aguas como resultado de las emisiones humanas”.

Clarkson y sus colegas explican esta semana en la revista Science que han encontrado las claves de aquel cambio oceánico en rocas localizadas hoy en los Emiratos Árabes Unidos pero que, hace 250 millones de años, formaban parte del fondo marino en una zona de aguas someras y conservan información sobre los procesos químicos que se produjeron. Los análisis minuciosos que ha hecho este equipo aportan incluso pormenores de la secuencia de aquel proceso. La gran extinción duró unos 60.000 años.

Los investigadores (de varias instituciones del Reino Unido y de Alemania) explican que hubo dos fases de acidificación por la inyección masiva de CO2 (billones de toneladas) en la atmósfera. La primera fase fue más lenta (unos 50.000 años), pero afectó a unos ecosistemas que ya estaban debilitados por el incremento de la temperatura del planeta y la disminución del oxígeno. Tras un breve intervalo con una cierta recuperación de los ecosistemas, llegó la segunda fase, más rápida (10.000 años), que fue el golpe de gracia para tantas especies. Las criaturas con estructuras calcificadas eran especialmente débiles ante el cambio del pH del agua al aumentar el CO2 disuelto en el agua. Los famosos trilobites, que habían poblado el planeta anteriormente, se acabaron.

La acidificación del océano fue más lenta hace 252 millones de años que ahora, explica Eric Hand en la revista Science. Clarkson y sus colegas estiman que se inyectaron 24.000 gigatoneladas de carbono en la atmósfera en 10.000 años -2,4 gigatoneladas por año- y la mayor parte acabó en los océanos, mientras que se estima en unas 10 gigatoneladas por año (sumando todas las fuentes) la entrada actual de carbono en la atmósfera. Pero, las reservas actuales de combustibles fósiles viables contienen solo unas 3.000 gigatoneladas de carbono, muy por debajo de la cantidad total que debieron emitir aquellos volcanes del pasado. “Estamos inyectando carbono más rápido pero es improbable que tengamos tanto [como el que provocó la gran extinción]”, señala Tim Lenton, científico de la Universidad de Exeter (Reino Unido) y miembro del equipo que coordina Clarkson. “La biología es muy inteligente, puede afrontar una cierta cantidad de acidificación, pero sospecho que hay límites a la adaptación y en algún punto [las especies] colapsan”, resume.