Mecanismo que permite que las bacterias infectan a las plantas puede inspirar cura para la enfermedad ocular
Enfoque desarrollado para eliminar el ADN mutado dentro de las células
Por prestado una herramienta a partir de bacterias que infectan a las plantas, los científicos han desarrollado un nuevo enfoque para eliminar el ADN mutado dentro de las mitocondrias-las fábricas de energía dentro de las células. Los médicos podrían algún día utilizar el enfoque para tratar una variedad de enfermedades mitocondriales, incluyendo la enfermedad de los ojos Leber neuropatía óptica hereditaria degenerativa (LHON). El estudio, publicado hoy en la revista Nature Medicine, fue financiado por el Instituto Nacional del Ojo (NEI), una parte de los Institutos Nacionales de Salud.
Las mitocondrias convertir energía de los alimentos en una forma de energía que las células pueden utilizar. Son también enzimas para una variedad de funciones celulares, y en los seres humanos son el único componente de la celda distinto del núcleo que las casas de los genes. Mutaciones en los genes mitocondriales pueden conducir a una variedad de problemas de salud, incluyendo debilidad muscular, enfermedades del corazón, y la ceguera en el caso de NOHL. La mayoría de las células contienen miles de copias de ADN mitocondrial (ADNmt). Las personas con enfermedad mitocondrial a menudo tienen tanto ADNmt mutante y normal dentro de sus células. No existe cura para las enfermedades mitocondriales y algunos tratamientos eficaces disponibles.
Búsqueda de estrategias para reparar defectos genéticos mitocondriales, un grupo de investigadores de la Universidad de Miami Miller School of Medicine proteínas exploradas llamado activador de la transcripción-like (TAL) efectores.En la naturaleza, los efectores TAL se encuentran sólo en ciertos tipos de plantas que infectan bacterias. Permiten que las bacterias utilizan ADN de la planta para multiplicarse y propagar la infección.
Los científicos empezaron recientemente usando efectores TAL para modificar el ADN en una variedad de organismos. En el laboratorio, los efectores TAL se pueden fusionar con proteínas de ADN para romper llamados nucleasas. Estas nucleasas efectoras TAL (Talens) pueden utilizarse para añadir o eliminar genes específicos o corregir mutaciones genéticas-técnicas que caen bajo la categoría general de edición del genoma. Durante los últimos años, los científicos han comenzado la adaptación de talens y otras herramientas genoma de edición para la terapia génica. Hasta ahora, los científicos sólo habían utilizado talens para editar los genes en el núcleo de la célula. El informe de hoy marca la primera vez Talens se han utilizado para modificar genes mitocondriales.
"TALENS mitocondrial de orientación (mitoTALENs) representan la esperanza más prometedora para un tratamiento eficaz de las enfermedades causadas por mutaciones en el ADN mitocondrial", dijo Carlos T. Moraes, Ph.D., profesor de neurología y biología celular en la Universidad de Miami Miller Facultad de Medicina e investigador principal del estudio."Nuestra investigación demuestra que mitoTALENs pueden reducir o eliminar sustancialmente mtDNA mutante sin dañar ADNmt normal."
El uso de células en el laboratorio, los investigadores mitoTALENs diseñados para unirse y cortar el ADN mitocondrial que tenía una mutación específica en el gen Complejo I, lo que provoca NOHL. Entonces, los científicos probaron si los mitoTALENs eliminaron el mtDNA mutante.
El análisis reveló una disminución temporal en el ADNmt total de células, lo que fue debido a una reducción en el ADNmt mutante. "Una vez que los mitoTALENs atados y cortan el ADN en el destino especificado, el mtDNA mutante fue degradado", dijo Moraes. "La caída en el total de ADNmt estimula las células para aumentar su ADN mitocondrial mediante la replicación de las moléculas afectadas. Dos semanas más tarde, los niveles de ADNmt habían vuelto a la normalidad. Pero como el mtDNA mutante fue destruido, las células tenían ADNmt su mayoría normal ".
Reducir pero no elimina necesariamente todos mtDNA mutante de las células de una persona sería suficiente para tratar muchas enfermedades mitocondriales, dijo Moraes. Mutante ADNmt normalmente no causa síntomas de la enfermedad hasta que se constituye el 80 por ciento o más del total de ADNmt en una célula, lo que ayuda a explicar por qué la edad de inicio, la constelación de síntomas, y la severidad de la enfermedad varía entre los individuos con la misma mutación."Una reducción moderada de mtDNA mutante es probablemente suficiente para tratar eficazmente la enfermedad", dijo.
"La ciencia en este proyecto avanza un enfoque imaginativo y muy inteligente que podría algún día conducir a una estrategia terapéutica para las enfermedades mitocondriales", dijo Houmam Araj, Ph.D., director de la lente / catarata y programas oculomotor / neuro-oftalmología en la NEI.
Los síntomas de la NOHL incluyen una pérdida abrupta de la visión central en alrededor de 20 años de edad en un ojo seguido poco después por el otro ojo. Aunque una variedad de mutaciones en los genes están ligados a la enfermedad, la mayoría de los casos se trata de I mutaciones complejas, que causan la degeneración de los nervios en la parte posterior del ojo que transmiten la información visual al cerebro. También pueden producirse problemas neurológicos tales como temblores.
Obtener mitoTALENs en células en los tejidos constituye un reto formidable, sin embargo. Los científicos planean junto a prueba el enfoque en los animales.
Miembros de la Escuela Miller adicionales del equipo de investigación incluyen Siôn L. Williams, Ph.D., Sandra R. Bacman, Ph.D., Milena Pinto, Ph.D., y Susana Peralta, Ph.D.
La investigación fue financiada en parte por el Instituto Nacional del Ojo (EY010804), el Instituto Nacional sobre el Envejecimiento (AG036871), y el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidentes Cerebrovasculares (NS079965).
El Instituto Nacional del Ojo, parte de los Institutos Nacionales de Salud, lidera la investigación del gobierno federal sobre el sistema visual y enfermedades de los ojos. NEI apoya programas de ciencias básicas y clínicas que se traducen en el desarrollo de tratamientos para salvar la vista. Para obtener más información, visite http://www.nei.nih.gov .
Acerca de los Institutos Nacionales de Salud (NIH): NIH, la agencia de investigación médica de la nación, incluye 27 institutos y centros y es un componente del Departamento de Salud y Servicios Humanos de los EE.UU.. NIH es la principal agencia federal realización y apoyo de la investigación médica básica, clínica y traslacional, e investiga las causas, tratamientos y curas para las enfermedades comunes y raras. Para obtener más información sobre los NIH y sus programas, visite www.nih.gov .
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Referencia
Bacman SR, et al. Eliminación específica del genoma mitocondrial en las células mutantes pacientes derivados por mitoTALENs. Nature Medicine. Publicado en Internet el 04 de agosto 2013. http://dx.doi.org/10.1038/nm.3261 
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Rodrigo González Fernández
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