Pablo Hern谩n Strobl-Mazzulla es investigador adjunto del CONICET y dirige el Laboratorio de Biolog铆a del Desarrollo en el Instituto de Investigaciones Biotecnol贸gicas 鈥 Instituto Tecnol贸gico de Chascom煤s (IIB-INTECH, CONICET-UNSAM). All铆 se estudian los mecanismos epigen茅ticos que act煤an en etapas muy tempranas del desarrollo de vertebrados, utilizando como modelo experimental embriones de pollo.
鈥淓l entendimiento de c贸mo la epigen茅tica act煤a sobre el desarrollo normal durante la especificaci贸n y diferenciaci贸n celular tiene grandes implicancias para prevenir una gran cantidad de trastornos provocados por el establecimiento y transmisi贸n an贸mala de esa informaci贸n durante el comienzo de la vida鈥, dice Strobl-Mazzulla.
驴Qu茅 es la epigen茅tica?
El t茅rmino ha sido acu帽ado por Conrad Weddington en 1942, aunque s贸lo cobr贸 una mayor relevancia en los 煤ltimos a帽os. Actualmente se define como el estudio de las modificaciones en la expresi贸n de genes que no alteran la secuencia del ADN y que son hereditarios. Sin embargo, hoy en d铆a el concepto se usa en un sentido m谩s amplio y no siempre implica la heredabilidad de los cambios. En definitiva, esta rama de la biolog铆a demuestra que los genes no dictan de una manera directa e irreversible lo que seremos, sino que en cierto punto el medio ambiente tiene grandes influencias sobre nuestro destino.
驴En qu茅 sentido?
En los 煤ltimos a帽os diversas investigaciones han demostrado que la herencia g茅nica no es un proceso gobernado por programas predeterminados que simplemente pasan de una generaci贸n a la siguiente. Contrariamente, el encendido y apagado de genes es fuertemente influenciable por las experiencias 鈥 propias o de nuestros padres-, los alimentos que consumimos y el entorno o medio ambiente en que crecemos.
驴Qu茅 estudian en el Laboratorio de Biolog铆a del Desarrollo?
Actualmente tenemos varias l铆neas de investigaci贸n destinadas a entender los mecanismos epigen茅ticos implicados en la especificaci贸n y diferenciaci贸n celular de tejidos como el sistema nervioso central, las c茅lulas de la cresta neural y sus derivados (huesos cr谩neo-faciales y ganglios del sistema nervioso perif茅rico, entre otros) y el desarrollo del o铆do interno. Comprender cuales son los mecanismos epigen茅ticos implicados en el desarrollo normal de estos tejidos nos permitir谩 tener un mayor entendimiento sobre los errores que pueden conducir a la p茅rdida del estado diferenciado de estas c茅lulas y el consiguiente desarrollo anormal.
驴C贸mo estudian esto?
Utilizamos a los embriones de pollo como modelo de estudio debido a que presenta una gran cantidad de ventajas. Primeramente, existe un gran n煤mero de herramientas tanto a nivel molecular 鈥 genoma casi completamente secuenciado -, as铆 como tambi茅n embriol贸gicas que permiten una f谩cil manipulaci贸n de los diferentes estadios del desarrollo. A su vez los embriones pueden ser desarrollados y mantenidos por muy bajos costos y sin la necesidad de una gran infraestructura. La capacidad de manipular a los embriones y los genes se pueden realizar de manera simple y r谩pida ya que los embriones se desarrollan fuera de la madre.
驴A qu茅 se refiere cuando habla de 鈥榩rendido y apagado de genes鈥?
Una forma sencilla de entender qu茅 es la epigen茅tica es pensar c贸mo se forman y diferencian las c茅lulas de nuestro cuerpo. La vida humana empieza con la uni贸n del 贸vulo y el espermatozoide, formando una 煤nica c茅lula con un genoma compuesto por el ADN del padre y la madre. A las pocas horas, esta 煤nica c茅lula empieza a dividirse repetidamente. A pesar de que todas las c茅lulas de nuestro cuerpo tienen la misma informaci贸n gen茅tica, 茅stas se desarrollan de manera distinta para finalmente formar los aproximadamente 250 tipos celulares diferentes que componen nuestro cuerpo, que cumplen funciones sumamente especializadas. Estas diferencias se deben a la existencia de un 鈥榗贸digo epigen茅tico鈥 que es establecido muy temprano en el desarrollo, el cual es muy susceptible a influencias ambientales, y determina qu茅 genes deben encenderse y cu谩les otros deben apagarse para diferenciarse en uno otro tipo celular y establecer sus diferencias funcionales.
驴C贸mo y d贸nde se establece el 鈥榗贸digo epigen茅tico鈥?
El ADN del n煤cleo de las c茅lulas eucariotas no se encuentra 鈥榙esnudo鈥, sino que se encuentra asociado a prote铆nas, las histonas entre otras, que lo compactan y forman lo que se conoce como cromatina (ADN + prote铆nas). En este sentido, seg煤n la cromatina est茅 m谩s 鈥榓bierta鈥 o m谩s 鈥榗errada鈥 se regula la accesibilidad de diversos factores al ADN, lo que afecta la expresi贸n de genes. Existe una gran cantidad de prote铆nas encargadas de 鈥榚scribir鈥, 鈥榖orrar鈥 y 鈥榣eer鈥 este c贸digo epigen茅tico. Esto demuestra una capacidad reversible y din谩mica en el establecimiento de dicho c贸digo como respuesta a las influencias del ambiente sobre la regulaci贸n de los genes.
驴C贸mo afecta la epigen茅tica el desarrollo embrionario, la adultez y las sucesivas generaciones?
Es en las primeras etapas de la vida cuando se establecen muchas de las modificaciones epigen茅ticas necesarias para el normal desarrollo de los vertebrados, incluidos los humanos. En los 煤ltimos a帽os se ha demostrado que estas modificaciones epigen茅ticas son f谩cilmente influenciable por factores ambientales desfavorables como el estr茅s, hambrunas, experiencias traum谩ticas, entre otras, y que en algunos casos estos cambios han sido heredados por varias generaciones.
驴C贸mo influye el ambiente en estas variaciones?
En 2004 se public贸 en Nature Neuroscience uno de los trabajos que produjo un quiebre en la forma de ver c贸mo el ambiente puede producir cambios epigen茅ticos que finalmente alteran la expresi贸n de genes y el comportamiento. Este estudio demostr贸 que las cr铆as de madres que no ejerc铆an cuidado parental, una vez llegadas a la adultez, mostraban poca tolerancia al stress. Esta poca tolerancia se deb铆a a alteraciones epigen茅ticas en neuronas implicadas en la respuesta al estr茅s. Interesantemente, estas modificaciones epigen茅ticas podr铆an ser heredadas por la siguiente generaci贸n, o bien revertidas, ya sea por el tratamiento de f谩rmacos o por el restablecimiento de las cr铆as con madres que ten铆an cuidado parental. Esta fue la primer evidencia que demostr贸 que el entorno psicosocial al que somos expuestos durante etapas muy tempranas del desarrollo tiene un profundo impacto en las respuestas fisiol贸gicas y comportamentales del adulto. La epigen茅tica ser铆a una suerte de memoria a largo plazo, un interlocutor entre el entorno y los genes.
驴Existen evidencias de estas modificaciones epigen茅ticas en humanos?
Estos trabajos fueron tambi茅n extrapolados a humanos, en donde de manera similar se demostr贸 que madres que sufrieron experiencias traum谩ticas durante el embarazo o ni帽os que sufrieron abusos o eventos traum谩ticos durante su infancia tambi茅n ten铆an patrones anormales de metilaci贸n del ADN. Esta creciente vor谩gine de estudios han asociado a este establecimiento an贸malo de marcas epigen茅ticas no s贸lo con la tolerancia al stress, sino tambi茅n con el autismo, la esquizofrenia y el c谩ncer, entre otros. Es por este motivo que grandes laboratorios multinacionales est谩n desarrollando f谩rmacos para modificar la cromatina, es decir, para manipular la informaci贸n epigen茅tica. En general, descifrar el c贸digo epigen茅tico y aprender a manipularlo podr铆a aportarnos terapias epigen茅ticas e impulsar la medicina en esta 谩rea.
Formaci贸n
Pablo Hern谩n Strobl-Mazzulla es Licenciado en Ciencias Biol贸gicas de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA y Doctor en Biolog铆a Molecular y Biotecnolog铆a de la Universidad de San Mart铆n (UNSAM). Realiz贸 su Postdoctorado en Caltech (Pasadena, EEUU).
Actualmente es Investigador Adjunto del CONICET y desde 2012 est谩 a cargo del Grupo del Laboratorio de Biolog铆a del Desarrollo en el IIB-INTECH sede Chascom煤s (CONICET-UNSAM). Adem谩s es Profesor Adjunto de la c谩tedra de Biolog铆a Molecular de la Ingenier铆a en Agrobiotecnolog铆a de la UNSAM desde el 2013.
Fuent: Conicet
http://www.conicet.gov.ar/epigenetica-y-desarrollo-embrionario-cambios-con-consecuencias/
