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La interacción entre el ADN mitocondrial y el nuclear, puede tener implicaciones en la terapia de reemplazo mitocondrial

Universidad de Cambridge
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Las mitocondrias, las "baterías" que producen nuestra energía, interactúan de manera sutil con el núcleo de la célula, algo que no se había contemplado antes. Imagen: Universidad de Cambridge

Un trasplante de mitocondria en óvulos humanos puede evitar la transmisión por vía materna de algunas raras enfermedades ligadas a mutaciones del ADN. Las mutaciones en el ADN mitocondrial (ADNmt), que son heredadas de la madre, se asocian con distintas enfermedades que son graves o incluso mortales.

Durante el 2016 se realizó en México, una nueva y controvertida técnica de reproducción asistida (TRA) pudo ser llevada a cabo en México debido a un cuestionado vacío legal que existe en la nación latinoamericana y que ha permitido el nacimiento de un bebé con el ADN de tres personas diferentes, este estudio indicó que es posible bloquear la transmisión de mutaciones dañinas de la madre al hijo por la terapia de reemplazo mitocondrial (MRT).

Ahora, un estudio dirigido por científicos de la Universidad de Cambridge, sugiere que el ADN mitocondrial como el ADN nuclear, podrían ser importantes al seleccionar posibles donantes para el tratamiento de donación mitocondrial recientemente aprobado en EU, a fin de prevenir posibles problemas de salud en el futuro.

Casi todo el ADN que constituye el genoma humano, que permite el “diseño del cuerpo”, está contenido dentro de los núcleos de nuestras células. Esto se conoce como “ADN nuclear”. Entre otras funciones, el ADN nuclear codifica las características que nos hacen individuales, así como las proteínas que realizan la mayor parte del trabajo en nuestros cuerpos.

Nuestras células también contienen mitocondrias, a menudo denominadas “baterías corporales”, ya que proporcionan la energía para que nuestras células funcionen. Cada una de estas mitocondrias está codificada por una pequeña cantidad de “ADN mitocondrial”. El ADN mitocondrial representa solo el 0,1% del genoma humano en general y se transmite exclusivamente de madre a hijo.

Hasta ahora, los científicos habían pensado que las mitocondrias eran fácilmente intercambiables, que solo servían para alimentar nuestros cuerpos, por lo que las mitocondrias de un individuo podían reemplazarse con las de un donante sin consecuencias.

Sin embargo, en el primer estudio de población importante que usó datos del Proyecto de Genoma 100,000 en todo el Reino Unido y su Proyecto piloto financiado por el Instituto Nacional para la Investigación de la Salud (NIHR), los investigadores compararon el ADN mitocondrial y el ADN nuclear de decenas de miles de personas y encontraron que el ADN mitocrondrial puede ser ‘ajustado’ al nuclear.

Los investigadores estudiaron más de 1,500 pares de ADN de madres e hijos y encontraron que poco menos de la mitad (45%) de los individuos dentro de estos pares, albergaban mutaciones que afectaban al menos al 1% de su ADN mitocondrial.

Las mutaciones en ciertas partes del ADN mitocondrial tenían más probabilidades de ser transmitidas, como las de la llamada región bucle-D, que controla cómo se copia el ADN mitocondrial. Por el contrario, las mutaciones en otras partes del ADN mitocondrial tenían más probabilidades de ser suprimidas, como el código de cómo las mitocondrias producen sus propias proteínas.

Los niños heredan el ADN mitocondrial exclusivamente de su madre y queríamos ver cómo esto explica los orígenes de las enfermedades mitocondriales“, dice el primer autor Dr. Wei Wei del Consejo de Investigación Médica (MRC) Unidad de Biología Mitocondrial y Departamento de Neurociencias Clínicas de la Universidad de Cambridge. “Lo que encontramos fue que se está produciendo algún tipo de selección cuando el ADN mitocondrial se transmite a través de una generación, lo que permite que se transmitan algunas mutaciones y que se bloqueen otras“.

Las variantes genéticas que se habían observado anteriormente en todo el mundo tenían más probabilidades de transmitirse que otras completamente nuevas, dijo el equipo. Esto implica que existe un mecanismo que filtra el ADN mitocondrial cuando se transmite de madre a hijo, lo que influye en la probabilidad de que una variante particular se establezca en la población humana.

El ADN nos puede dar pistas sobre nuestra ascendencia; por ejemplo, el patrón de variantes genéticas en el ADN de un individuo puede ser más común en personas de ascendencia europea que en personas de ascendencia asiática. En la mayoría de las personas, las variantes genéticas de nuestro ADN nuclear y mitocondrial provienen de la misma parte del mundo. Sin embargo, en alrededor de una de cada 40 personas en la muestra del Reino Unido, el ADN mitocondrial y el ADN nuclear no tenían ancestros coincidentes.

Por ejemplo, el ADN nuclear podría ser europeo, mientras que el ADN mitocondrial es asiático. Esto sucede porque en algún momento del linaje materno, había una madre de un origen étnico diferente.

Como el ADN mitocondrial tiene una tasa de mutación mucho más alta que el ADN nuclear, la mutación del genoma mitocondrial es una ocurrencia común. Queríamos estudiar las fuerzas selectivas naturales que determinan el destino de estas mutaciones“, dice el Dr. Ernest Turro, del Departamento de Hematología y la Unidad de Bioestadística del MRC, y uno de los autores principales de este estudio.

Nuestro análisis estadístico sugiere que, en personas con diferentes ancestros mitocondriales y nucleares, es más probable que se hayan visto mutaciones mitocondriales recientes, que en poblaciones con la misma ascendencia nuclear mitocondrial”.

De manera crucial, estos resultados sugieren que los cambios en nuestro ADN mitocondrial están moldeados por nuestro ADN nuclear.

Este descubrimiento nos muestra que hay una relación sutil entre las mitocondrias y los núcleos en nuestras células que apenas estamos empezando a entender“, dice el profesor Patrick Chinnery, director del Departamento de Neurociencias Clínicas de la Universidad de Cambridge. “Lo que esto nos sugiere es que la transferencia mitocondrial podría no ser tan sencillo como simplemente cambiar las ‘baterías de un dispositivo’ “.

El estudio fue publicado en la revista Science.

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