Epigenética: una nueva frontera en Biología y Ciencias de la Salud

Quería preparar un resumen (breve) de la conferencia «Epigenética: una nueva frontera en Biología,» impartida el lunes 17 de octubre por la Dra. Teresa Roldán Arjona (Departamento de Genética, Universidad de Córdoba) en los IX Encuentros con la Ciencia.

Primero comenzaré con el resumen oficial: «Los seres vivos somos algo más que un catálogo de genes, y cada vez está más claro que no basta con conocer el contenido genético de un organismo para entender cómo funciona. Sabemos ahora que, al dividirse, las células transmiten a su descendencia su secuencia de ADN (el genoma) acompañada de una serie de marcas moleculares superpuestas (el epigenoma) que determinan qué genes están activos y cuáles no. La Genética ha demostrado que el genoma se mantiene prácticamente idéntico en todas las células de un organismo durante toda su vida. La Epigenética va un paso más allá y nos dice que el epigenoma es dinámico y que cambia de un tipo celular a otro y de un momento de la vida a otro, respondiendo en muchos casos a señales medioambientales. La interacción entre los genes y el ambiente define gran parte de lo que somos, y la Epigenética nos está ayudando a comprender esa interacción, así como su relación con los estados celulares normales o patológicos. Los avances en esta nueva disciplina están despertando enormes expectativas para el diseño de nuevos tratamientos y estrategias terapéuticas eficaces para combatir enfermedades graves en humanos.»

El Proyecto Genoma Humano ha sido una decepción para muchos porque no ha cumplido con las expectativas. Por un lado, hay pocas enfermedades monogénicas (enfermedades genéticas debidas a la mutación de un solo gen); la mayoría son enfermedades son complejas (debidas a la mutación de una red de varios genes). Por otro lado, en los últimos diez años hemos descubierto la enorme importancia que tiene la epigenética, la información hereditaria que no está en los genes. Los 250 (dijo Teresa) tipos de células de nuestro cuerpo tienen el mismo genoma, pero se diferencian en su epigenoma; una célula de la dermis de nuestro dedo no se parece en nada a una neurona de nuestro cerebro pero provienen del mismo genoma. La diferencia entre estas células es debido a una serie de marcadores epigenéticos que actúan como interruptores de la luz, permitiendo que se expresen ciertos genes y que no se expresen otros; cada conjunto de marcadores es una «huella digital» única para cada tipo de célula y estos interruptores se colocan en su sitio durante el desarrollo embrionario. Todavía nadie sabe cómo ocurre esto proceso, pero se sabe que es posible apagar y encender muchos de estos interruptures a voluntad (mediante ingeniería genética), lo que tiene importantes implicaciones clínicas (p.ej. se podría «desprogramar» una célula de la piel y reprogramarla como célula del hígado para que reconstruya un hígado completo logrando un transplante sin ningún tipo rechazo o de efecto secundario).

En la actualidad está en sus primeras fases el Proyecto Epigenoma Humano que tiene por objetivo obtener unos 1000 epigenomas de 1000 tipos diferentes de células humanas. Se tiene la esperanza de que las aplicaciones clínicas de este proyecto sean enormes, mucho más que las del Proyecto Genoma Humano. Por ejemplo, investigadores españoles dirigidos por Manel Esteller (aquí lo tenéis con Punset en Redes) han logrado identificar la huella epigenómica, una especie de huella digital, e varios cánceres humanos; si te estirpan un pequeño grano en la piel que ha sido debido a la metástasis de un cáncer de colón tan pequeño que es indetectable, el análisis de la huella epigenómica de dicho grano podría ser suficiente para saber de forma muy temprana que tienes un cáncer de colón. Las implicaciones clínicas son increíbles y España es un líder mundial en esta materia (Teresa destacó mucho el trabajo de Manel durante su charla).

Los estudios de la herencia epigenética se han basado sobre todo en gemelos monocigóticos (que comparten el mismo genoma). El ambiente y el entorno, por ejemplo la alimentación, afectan a las marcas epigenéticas y hacen que dos gemelos, conforme pasan los años, cada vez sean más diferentes entre sí. Cuanto más distinto sea su entorno (p.ej. si uno sufrió alguna infección o enfermedad y el otro no, o si vivieron en lugares separados), más diferentes serán ambos hermanos. Teresa puso especial énfasis en destacar el papel de la alimentación y de las prácticas de riesgo (tabaco y otras drogas) durante el embarazo. Estos hábitos de la madre afectan al epigenoma de su descendencia y no solo a sus hijos, sino también a sus nietos (esto está demostrado) y quizás incluso a sus bisnietos. Teresa mencionó que las madres embarazadas durante el 11S en sus propias carnes o en parientes cercanos sufrieron altos niveles de estrés que les transmitieron a sus hijos.

Las marcas epigenéticas, como la metilacion del ADN (adición de grupos metilo a la doble hélice) y las modificaciones de las histonas (que ayudan a plegar el ADN en los cromosomas), determinan qué genes expresa una célula concreta y determinan su fenotipo (qué tipo de célula será). El mecanismo de control de estas marcas epigenéticas es aún desconocido y una de los grandes enigmas de la biología en la actualidad. Teresa mencionó que ya hay fármacas capaces de «reparar» algunas marcas de nuestro epigenoma, pero cuando se desvelen los mecanismos de control habrá una revolución inimaginable en el tratamiento de muchas enfermedades, como por ejemplo en el cáncer.

Para acabar, una gran conferencia de la que disfruté con mi hijo dormido en el asiento de al lado (todavía es muy pequeño para asistir a conferencias científicas pero tengo que ir acostumbrándolo).



5 Comentarios

  1. Quería hacer una pregunta que me tiene intrigado. ¿Cómo se hereda el epigenoma? Porque si una célula cualquiera, pongamos una neurona tiene metilado un gen determinado, pero un adipocito no lo tiene, ¿cómo resulta el gameto?¿qué influencia tiene esta modificación en el desarrollo del embrión y como se manifiesta posteriormente en la neurona y en el adipocito del niño?

    Igual pregunto mucho y no se conoce aún la respuesta, pero me intriga bastante de cara a entender si se ve modificada la evolución.

    1. No lo sé con seguridad. Yo no soy biólogo. Espero no equivocarme en la respuesta. Se supone que en los gametos y en las células totipotentes, todas las marcas epigenéticas están «borradas» para que luego se reprogramen en cada tipo celular durante el desarrollo embrionario. Sin embargo, el mecanismo de «borrado» no funciona a la perfección y algunas no se borran bien. Además, hay ciertas substancias (enzimas y/o ribozimas) en el citoplasma celular de los gametos que también podrían heredarse.

      Creo recordar que la Dra. Teresa Roldán dijo que la respuesta correcta a tu pregunta todavía no se sabe, pero estoy hablando de memoria. Ella en su charla no comentó ningún mecanismo concreto como respuesta definitiva a tu pregunta (también es verdad que habló para un público general).

  2. La respuesta a la pregunta de cuál es el mecanismo por el que se hereda el epigenoma depende, esencialmente, de dos cosas: (1) de qué organismo estamos hablando; y (2) de qué tipo de marca epigenética estamos hablando. Desarrollar debidamente esto daría para escribir varios libros (bueno, de hecho ya los han escrito), pero en líneas muy, muy, pero que muy generales la cosa va asÍ: Hay dos tipos de marcas epigenéticas principales: por metilación de las citosinas del ADN y por cambios en las proteínas histonas (alrededor de las cuales se «enrollan» las hebras de ADN para formar los cromosomas). En unos organismos predominan un tipo, en otros otro tipo. En animales, las marcas basadas en metilación de citosinas generalmente se restablecen (‘resetean’) en la meiosis, antes de formarse los gametos, pero no tanto así ciertos cambios en las histonas, por lo que estos cambios pueden pasarse de madres (generalmente) a hijos, pero no los basados en metilacion. En plantas y hongos, las marcas basadas en metilacion de citosinas no se restablecen en la meiosis, y pasan sin cambio a la siguiente generacion a traves de los gametos. Existen ya un buen número de demostraciones de herencia de caracteres adquiridos mediante este mecanismo. Con muchos matices, Lamarck vuelve.

  3. Por lo tanto no hay ninguna relación entre lo que se hereda y su «validez». Vamos, que lo mismo se transmite algo «valido» como algo inútil, lo que nos lleva a que posteriormente la selección natural discrimina.

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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 20 octubre, 2011
Categoría(s): ✓ Ciencia
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