Investigadores de la Universidad de Aarhus han llevado a cabo complejos análisis genéticos de cientos de cerdos y humanos para identificar diferencias y similitudes.
Este nuevo conocimiento se puede utilizar para garantizar cerdos más sanos para los granjeros y puede ayudar a la industria farmacéutica a criar mejores cerdos de laboratorio para probar nuevos medicamentos.
Puede parecer extraño, pero en realidad podemos aprender más sobre nosotros mismos estudiando a los cerdos . Los cerdos y los humanos son bastante similares. Nuestros órganos, nuestra piel y la forma en que se desarrollan muchas enfermedades son en gran medida iguales.
Por lo tanto, los cerdos se han utilizado durante mucho tiempo para desarrollar y probar nuevos medicamentos , aunque los cerdos son más grandes, más caros y más difíciles de usar en experimentos que las ratas y los ratones.
Y ahora, los cerdos pueden volverse aún más valiosos como animales de laboratorio porque investigadores del Centro de Genética y Genómica Cuantitativa de la Universidad de Aarhus han mapeado las similitudes genéticas más importantes entre los cerdos y los humanos. Su investigación se publica en Nature Genetics .
Los investigadores no sólo han identificado genes que son iguales en humanos y cerdos; También han identificado el llamado «transcriptoma» en varios tipos de tejidos. Mientras que el genoma incluye todos los genes que se encuentran en el ADN de nuestras células , ya sean activos o inactivos, el transcriptoma incluye los genes que están activos en los diferentes tipos de células de nuestro cuerpo, afirma Lingzhao Fang, uno de los destacados investigadores detrás del nuevo recomendaciones.
«Examinamos qué genes están activos y cómo se regulan en 34 tipos diferentes de tejidos en cerdos y lo comparamos con estudios similares en humanos. Observamos todo, desde el tejido testicular hasta las células de la piel y varias células cerebrales», dice. Y continúa: «Nadie ha realizado nunca un estudio a esta escala y amplitud, y esperamos que los nuevos conocimientos puedan marcar una diferencia en la agricultura y la industria farmacéutica».
Más conocimientos útiles del ARN
Hace poco más de 20 años, un grupo de más de 1.000 investigadores logró cartografiar todo el genoma humano. Después de completar el proyecto, los investigadores esperaban poder desarrollar tratamientos para casi todas las enfermedades, porque ahora conocían el código y podían identificar los errores.
Pero la historia no fue así.
Los investigadores pronto descubrieron que existe una gran diferencia entre los genes del libro de recetas de un individuo y las recetas que realmente utilizan y traducen los distintos tipos de células.
Esto es lo que también se conoce como genotipo y fenotipo, refiriéndose fenotipo a los rasgos o síntomas que se pueden observar en un individuo. Debido al papel más importante que desempeña el transcriptoma, una persona puede tener la disposición genética para una enfermedad sin padecerla realmente.
En otras palabras, dos personas que, en teoría, tienen la misma mutación de la enfermedad no necesariamente enferman en la misma medida. Con un mayor conocimiento sobre el papel del transcriptoma en diversas enfermedades, es posible desarrollar medicamentos mejores y más específicos.
Ésta es un área en la que los resultados del estudio de Lingzhao Fang pueden ser útiles respecto a los cerdos como animales de laboratorio.
«Los cerdos se vuelven más adecuados como animales para probar nuevos medicamentos. Como los distintos tipos de tejido en cerdos y humanos son muy similares, de hecho, más similares de lo que pensábamos, la industria farmacéutica puede probar la seguridad de nuevos medicamentos en cerdos con mucha mayor precisión. ,» él dice.
ADN, ARN y transcriptomas.
En el centro de cada célula humana y porcina, dentro de un pequeño núcleo, se encuentran las largas moléculas de ADN de dos cadenas que forman los cromosomas. Las hebras constan de filas casi infinitas de cuatro pequeñas moléculas que abreviamos como A, C, G y T.
La secuencia de las cuatro moléculas es lo que forma nuestros genes. Un gen es una secuencia de cuatro moléculas y sirve como receta para una proteína.
Sin embargo, la secuencia debe traducirse antes de que la célula pueda producir una de las muchas proteínas diferentes para las que tiene recetas en su ADN. Esto sucede cuando las dos hebras de ADN se desenrollan en el lugar donde se encuentra la receta, y una denominada hebra de ARN se une a este lugar y copia la parte del código que constituye el gen. En términos simples, el ARN es ADN monocatenario.
El ARN sale del núcleo celular y transporta el código a las fábricas de proteínas de la célula, los ribosomas, donde luego el código se traduce en una proteína.
Todas las células de nuestro cuerpo tienen el mismo ADN, pero las partes del código de ADN que se traducen y activan difieren de una célula a otra. Las células del hígado tienen otros genes activos además de las células de la piel, por ejemplo. No todas las secuencias de ARN transportan código a las fábricas de proteínas. En cambio, algunos bits se unen a otras secuencias de ARN para evitar que se traduzcan en proteínas o para garantizar que el cuerpo produzca aún más proteína en cuestión.
Las secuencias de ARN que están activas en un tipo específico de célula se denominan transcriptoma. Esto es lo que los investigadores han estado estudiando en este proyecto de investigación.
También puede ayudar a que la agricultura sea más ecológica
La industria farmacéutica no es la única industria que potencialmente se beneficiará de los nuevos resultados. La agricultura también puede utilizar los resultados en sus esfuerzos por criar cerdos con un impacto climático reducido, según Lingzhao Fang.
«Nunca antes se había realizado un mapeo tan completo de los genes que están activos en distintos tipos de tejidos. Nuestros resultados permiten identificar con mayor precisión los mecanismos genéticos que conducen a diferentes rasgos deseables en los cerdos», afirma y continúa: «Por ejemplo, , rasgos que los hacen más respetuosos con el clima».
«Nuestro mapeo también allana el camino para que los investigadores editen genes porcinos con mucha más precisión y, de esta manera, desarrollen propiedades completamente nuevas en el futuro. Como ahora sabemos más sobre una amplia gama de rasgos en los cerdos, otros investigadores pueden utilizarlos más fácilmente. Técnicas de edición de genes como CRISPR para cambiar genes o insertar nuevas secuencias con propiedades más ecológicas».
Mapear otros animales también
En realidad, los cerdos no son el primer animal cuyo transcriptoma han mapeado Lingzhao Fang y sus colegas. Comenzaron con vacas hace unos años y planean mapear otros animales en los próximos años.
«Ya tenemos un estudio sobre pollos en preparación. Actualmente está siendo revisado por pares, pero esperamos publicarlo a principios del próximo año», dice.
Además de pollos, cerdos y vacas, el equipo de investigación está estudiando cabras, ovejas, caballos y patos utilizando el mismo método. Explica que el objetivo final no es sólo hacer que la agricultura sea más ecológica, sino también obtener una mejor comprensión de la biología animal y humana fundamental.
«Una vez que hayamos completado el proyecto, habremos adquirido una mayor comprensión básica de la biología y la evolución de varios animales. Este conocimiento puede ser útil en otras áreas», afirma y continúa:
«Por ejemplo, tenemos problemas con la transmisión de enfermedades entre humanos y animales de granja. Nuestro mapeo puede proporcionarnos el conocimiento necesario para limitar y prevenir brotes en el futuro».
Una de las razones por las que Lingzhao Fang estudia animales de granja y no animales salvajes es que es fácil acceder a muestras de tejido y a grandes cantidades de datos. Sin embargo, los conocimientos obtenidos también pueden utilizarse en relación con animales salvajes e incluso extintos.
«Obtendremos una comprensión fundamental de la biología de varios animales diferentes, y todos ellos tienen primos salvajes que básicamente funcionan de la misma manera», concluye.
Más información: Jinyan Teng et al, Un compendio de efectos regulatorios genéticos en tejidos porcinos, Nature Genetics (2024). DOI: 10.1038/s41588-023-01585-7
