Investigadores silenciar selectivamente gen causante de la enfermedad

Los genes vienen en pares, una copia de su madre y otro de su padre. En algunas condiciones genéticas, heredando una mala o mutante, de copias del gen de uno de los padres es suficiente para causar la enfermedad. Universidad de Iowa investigadores han demostrado que es posible para silenciar un gen mutante sin afectar a la expresión del gen normal.

Los resultados sugieren que la técnica de silenciamiento de genes podría un día ser útil en el tratamiento de muchas enfermedades humanas, incluyendo cáncer, enfermedad de Huntington y los trastornos genéticos similares, y enfermedades virales, en la que sería deseable desactivar selectivamente ciertos genes que causan problemas.

En particular, los investigadores fueron capaces de interfaz de usuario para silenciar genes mutantes sin afectar a la copia normal del gen incluso cuando el mutante y el gen normal difieren en tan poco como una sola letra en el código genético. El estudio se publicará la semana del 26 de mayo en la edición temprana en línea de las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (www.pnas.org).

"Si usted tiene un gen malo, simplemente apagarlo y dejar la buena copia solo para realizar su función normal", dijo Victor Miller, un estudiante graduado de la interfaz de usuario y el autor principal del artículo. "Es una cosa intelectualmente sencilla pero técnicamente difícil de hacer. Hemos demostrado que una única diferencia de nucleótidos entre un gen normal y un gen mutante se puede utilizar para desactivar el gen mutante y la expresión de repuesto del gen normal.

"Este trabajo es una importante prueba de principio, pero aún queda un largo camino desde la aplicación clínica", agregó Miller.

Desactivación de un gen mutante, manteniendo activo el gen normal sería particularmente útil en terapias destinadas al tratamiento de las llamadas enfermedades de herencia dominante. En estas enfermedades, una sola copia de un gen mutante heredado de cualquiera de los padres domina el gen normal mediante la producción de una proteína que es tóxica para las células. Por lo tanto, una terapia exitosa debe eliminar o suprimir el gen de la enfermedad en lugar de simplemente añadir una versión corregida. Al mismo tiempo, el gen normal puede ser esencial, por lo que es importante ser capaz de silenciar el gen causante de la enfermedad sin afectar a la copia normal. Muchas afecciones neurodegenerativas, incluyendo la enfermedad de Huntington (HD) son dominantemente heredadas. El gen HD también es un ejemplo de un gen normal que parece ser esencial para la función normal.

Trabajando en cultivo celular, los investigadores utilizaron el interfaz de usuario relativamente nueva tecnología conocida como interferencia de ARN para silenciar un gen mutante que causa la condición neurodegenerativa llamada enfermedad de Machado-Joseph (o ataxia espinocerebelosa tipo 3), mientras que deja el gen normal solo.

La enfermedad de Machado-Joseph (MJD), la enfermedad de Huntington y al menos otros siete trastornos neurodegenerativos todos son causados ??por el mismo tipo de mutación genética. El defecto genético en estas enfermedades produce una proteína mutada con un anormalmente largo tramo de un aminoácido repetida. La proteína mutante en cada una de estas condiciones es propenso a agruparse formando agregados, que parecen dañar el tejido cerebral. Otras enfermedades neurodegenerativas, incluyendo la enfermedad de Alzheimer y la enfermedad de Parkinson, se caracterizan también por una tendencia a que las proteínas se plieguen inadecuadamente o se agrupan en el cerebro. El equipo de IU estudia la enfermedad de Machado-Joseph, ya que es un buen modelo para la investigación de este tipo de enfermedades neurodegenerativas.

Los primeros intentos de silenciar el gen mutante MJD apuntando a la interferencia de ARN para la mutación de repetición-expansión fracasaron. Así que los investigadores se centraron en la interfaz de usuario una única diferencia en la secuencia, también conocido como un polimorfismo de nucleótido único (SNP), que se produce justo al lado de la secuencia mutada en aproximadamente 70 por ciento de los genes mutantes MJD.

"Cuando tratamos de orientar la propia mutación, el ARN de interferencia no era capaz de distinguir el gen mutante del gen normal y ambas copias fueron suprimidas", dijo Henry Paulson, MD, Ph.D., profesor asistente de neurología de la interfaz de usuario y el principio investigador del estudio. "Entonces nos dimos cuenta de que había un polimorfismo de nucleótido único en el gen mutante MJD que viene justo después de la mutación en la mayoría de los casos. Nos centramos en que la variación de un solo nucleótido con el ARN de interferencia y que el enfoque era capaz de distinguir el mutante de la normal y sólo derribar el gen mutante ".

Paulson agregó que el descubrimiento de que la interferencia de ARN podía distinguir entre los genes sobre la base de un único polimorfismo de nucleótido fue muy emocionante porque el ADN de cada persona difiere en su mayoría sobre la base de estas variaciones únicas de una sola letra en el código genético. Por lo tanto, podría ser posible utilizar la interferencia de ARN para apuntar polimorfismos de nucleótido único únicos asociados con genes específicos con el fin de manipular esos genes.

"Incluso cuando no se puede apuntar a una mutación causante de enfermedad, todavía puede ser posible dirigir el gen mutante sobre la base de un SNP asociado con ese gen", dijo Paulson.

El equipo de investigación también usa la interferencia de ARN para apuntar una mutación causante de la enfermedad real debido a un cambio único par de bases en un gen. Tau es una proteína celular importante que está mutado en algunas demencias hereditarias que son algo similares a la enfermedad de Alzheimer. Los investigadores de interfaz de usuario dirigidos contra la interferencia de ARN una mutación específica en el gen Tau que se sabe que causa demencia en las personas. Una vez más, el enfoque fue exitoso en el silenciamiento sólo el gen mutante y no el gen normal.

"La interferencia de ARN es una nueva herramienta emocionante que puede tener valor terapéutico", dijo Paulson. "Hemos proporcionado un avance más en el progreso hacia la fabricación de esta terapia potencial. Si podemos usar esto para dirigirse a un gen de la enfermedad en exclusiva, que será muy valiosa ".

Además de Miller y Paulson, el equipo de investigación de la interfaz de usuario incluido Haibin Xia, Ph.D., Ginger Marrs, Cynthia Gouvion, Gloria Lee, Ph.D., y Beverly Davidson, Ph.D., el Presidente Roy J. Carver en profesor de Medicina, y la interfaz de usuario interna en medicina interna, neurología y la fisiología y biofísica.