Caminando entre blastómeras. Estudio del retroelemento LINE

CAMINANDO ENTRE BLASTÓMERAS
Estudio del retroelemento LINE-1 en embriones humanos
José Luis Cortés1
Martín Muñoz-López2
Santiago Morell2
José Luis García-Pérez2
1 Eppendorf Iberica SLU
2 Centro Pfizer-Universidad de Granada-Junta de Andalucía de Genómica e Investigación Oncológica
(GENYO)
Cuando en noviembre de 1998, el grupo estadounidense liderado por
James Thomson publicó los datos sobre la derivación de una línea de células
madre embrionarias humana (hESCs, siglas inglesas de human embryonic stem
cells) a partir de un blastocisto en fase de preimplantación, se abrió una puerta de
esperanza para la curación de enfermedades hasta ahora incurables (Thomson y
cols. 1998). Pero no sólo se postularon este tipo de expectativas, también se
abría una puerta a la utilización de los embriones congelados sobrantes de las
técnicas de fecundación “in vitro” (FIV), en las clínicas de reproducción, tanto en el
ámbito público como el privado. Este hallazgo hizo que en nuestro país, España,
se necesitara de una legislación que regulara el uso de estos embriones
congelados para la investigación.
La legislación en España respecto al uso de embriones humanos sobrantes de
ciclos de FIV está actualmente regulada por la Ley 14/2006 sobre técnicas de
reproducción asistida, y por la Ley 14/2007, sobre investigación biomédica. En
nuestra interpretación de estas leyes, la pareja sometida a un ciclo de FIV puede
dar
destino
final
a
aquellos
embriones
sobrantes
que
se
encuentren
crioconservados en nitrógeno líquido, independientemente del tiempo de
congelación, siempre bajo consentimiento informado de la pareja, o mujer en su
caso. Entre los destinos que se publican en estas leyes está la utilización de los
embriones para investigación.
Durante estos últimos diez años, el Banco Nacional de Líneas Celulares (BNLC),
apoyado por el Instituto de Salud Carlos III, ha depositado numerosas líneas hESC
derivadas en diferentes centros de investigación españoles.
Actualmente, la Comunidad Científica está de acuerdo en que el número de líneas
de hESC es ya considerable para poder hacer proyectos en investigación
biomédica, y se han interrumpido los programas de derivación de este tipo de
líneas celulares a partir de embriones sobrantes de ciclos FIV. Además, con el
descubrimiento de las células pluripotentes inducidas (iPSCs, siglas inglesas de
induced pluripotent stem cells), ya no es necesaria la utilización de estos
embriones sobrantes para obtener células indiferenciadas que se “comportan”
como la hESCs (Takahashi y Yamanaka. 2006).
Por tanto, actualmente, las clínicas de reproducción vuelven a tener problemas
con el almacenaje de un gran número de embriones sobrantes de los ciclos FIV.
En estas páginas queremos explicar brevemente un destino alternativo a estos
embriones, muy diferente al campo de las células madre, como ejemplo de que
este material biológico es fuente y materia prima para poder investigar más sobre
nuestro genoma y nuestra embriología. Nosotros, en nuestro proyecto de
investigación, estamos estudiando el papel del retroelemento LINE-1 en estos
embriones humanos.
Una de las mayores sorpresas encontradas tras la finalización de la secuenciación
del genoma humano, fue que tan solo un 3% de nuestro genoma codifica genes
(Lander et al., 2001). De hecho, la mayoría de nuestro ADN carece de capacidad
codificante, aunque es clave para la regulación del funcionamiento del genoma.
Dentro del 97% del genoma no codificante, un 50% está formado por secuencias
repetidas. Algunas de estas secuencias repetidas poseen la capacidad de
moverse y replicarse dentro del genoma, y son denominadas Elementos
Genéticos Móviles o TE (Transposable Elements). Los únicos elementos genéticos
móviles activos en la actualidad son los retrotransposones no-LTR (sin secuencias
terminales repetidas, Long Terminal Repeats) (Beck et al., 2011). Su movilidad se
produce a través de un ARN intermediario mediante la actividad de una enzima
Reverso Transcriptasa (RT) (Beck et al., 2011).
De acuerdo con la teoría de Darwin, se especuló que la presencia de los
elementos móviles en los genomas podía aportar alguna ventaja a los
organismos. Anteriormente, en los años 80, se propuso que la expansión de estos
elementos podía deberse únicamente a su capacidad para replicarse dentro de
los genomas.
Su
capacidad de replicarse les proporciona una ventaja con
respecto a otros genes a la hora de transmitirse de una generación a otra, lo que
hizo que se empezaran a considerar como DNA egoísta y parásito, que carecía
de utilidad para el hospedador y de importancia en su evolución. En definitiva,
fueron considerados como DNA “basura” (“junk DNA”).
Entre los retrotransposones no-LTR activos en humanos nos encontramos con los
elementos LINE-1 (Long INterspersed Elements 1) o L1, que constituyen un 17%
del genoma. Una sola célula humana posee 500.000 elementos LINE-1, aunque
tan solo una pequeña fracción de estos es activa en la actualidad. De hecho,
mediante el uso de un genoma de referencia humano se ha determinado que cada
individuo posee entre 80 y 100 elementos LINE-1 activos en su genoma. Los
elementos activos LINE-1 tienen la capacidad de replicarse activamente y están
distribuidos en todos los cromosomas (Lander et al., 2001). Dada su movilidad,
tienen capacidad de integrarse dentro de genes, lo que puede resultar en la
aparición de enfermedades como Hemofilia, Distrofia, Cáncer, etc. (Beck et al.,
2011).
Profundizando en estos aspectos, todas estas características han hecho de los
elementos móviles unos aliados valiosos para la evolución de los seres vivos; sin
embargo, son estas mismas capacidades las que los convierten en un riesgo para
los individuos, ya que su movilización en áreas críticas para el funcionamiento
correcto de la célula pueden conducir a la muerte de ésta, o a la pérdida de
capacidades necesarias para el desarrollo adecuado del individuo. Precisamente
es este último aspecto el que da una gran relevancia a su estudio en el campo de
la Biomedicina, ya que la actividad de estos elementos puede ser la causa de una
enfermedad genética. En humanos, el primer investigador que describió este
fenómeno fue el Dr. Haig Kazazian en el año 1988; encontró que una inserción
del retrotransposón LINE-1 en un exón del gen del factor VIII era causante de
hemofilia A (Kazazian, 1988). Otro ejemplo de patología humana que puede ser
causada por la inserción de un retrotransposón lo encontramos en la distrofia
muscular de Duchenne (Miciak, 1992). Desde entonces, se han caracterizado
cerca de 100 enfermedades genéticas en seres humanos asociadas a la
movilidad de LINE-1.
Se estima que uno de cada 35 individuos posee en su genoma una nueva
inserción de LINE-1 (Ewing y Kazazian, 2010), y nuestro grupo de investigación
recientemente demostró que estas inserciones se acumulan en estadios
tempranos del desarrollo (van den Hurk y cols. 2007). Sin embargo, no se conoce
cuando exactamente LINE-1 comienza a remodelar el genoma humano (MuñozLópez y García-Pérez. 2010). En nuestro proyecto, nosotros estamos intentando
averiguar la expresión endógena y la movilización durante el periodo
preimplantacional de los embriones humanos. Nosotros queremos demostrar que
el RNAm del L1 y sus proteínas están expresadas en los estadios de la
embriogénesis preimplantacional (del embrión de 2 blastómeras hasta el
blastocisto). En nuestro proyecto nosotros queremos también desarrollar una
metodología
de
secuenciación
para
caracterizar
eventos
nuevos
de
retrotransposición en embriones humanos, así como un estudio de análisis de las
blastómeras y células de la masa celular interna, biopsiadas individualmente, con
ayuda de un sistema completo de micromanipulación (Eppendorf, Germany).
Estamos en vías de demostrar que el cuerpo humano está constituido por un
mosaico de genomas debido a la actividad de los elementos LINE-1, empezando
esta actividad de forma muy temprana tras la fertilización.
La intención de estos párrafos no es profundizar en algo tan complejo como es
comprender el mecanismo de actuación de estos elementos LINE-1. Quizás, para
un embriólogo, ginecólogo, o demás especialistas de reproducción quede muy
lejos de su entendimiento. El motivo es poder dar algo de luz al gran problema
que sigue existiendo en los centros de reproducción asistida, con la búsqueda de
un destino final a los embriones congelados, que se van acumulando en los
tanques de nitrógeno líquido de estos centros.
El destino de los embriones a la investigación es, junto con la crioconservación de
los mismos hasta el fin de la edad fértil de la mujer, los dos más elegidos por los
pacientes cuando son consultados por el especialista y firman el consentimiento
informado. Desde aquí queremos hacer un llamamiento a los vocales y
responsables de la Comisión de Reproducción Asistida en España, para que
agilicen los trámites para poder comenzar proyectos de investigación con
embriones humanos sobrantes de técnicas de FIV, lejos de tener que ver con las
células madre o la clonación, que tanta controversia ética generan en la sociedad,
pero que durante los últimos años han sido muy mediatizadas, por su futura
aplicación en biomedicina.
Con proyectos de esta índole buscamos conocimientos sobre el embrión
preimplantatorio en sí, estructura biológica de la que queda mucho por conocer, y
que podrían tener su aplicación en el estudio de diversas enfermedades
congénitas, y por qué no, también en la mejora de las técnicas actuales de FIV.
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