Arboles genealógicos para células

ARBOLES GENEALOGICOS PARA CELULASLa ciencia presenta algunas preguntas fundamentales: 'Donde se originan las celulas madre?' 'Como se desarrolla el cancer?' 'Cuando se separan los diferentes tipos de celulas, los unos de los otros, en el embrion?' que podrian tener su respuesta, si los cientificos tuvieran una manera de trazar la historia de las celulas del cuerpo humano remontandose al huevo fertilizado. Actualmente, un equipo multidisciplinario del Instituto Cientifico Weizmann ha desarrollado un metodo analitico capaz de trazar el arbol genealogico de la celula.Este importante logro comenzo a partir de un desafio al sentido comun, el cual infiere que cada una de las celulas de un organismo lleva un duplicado exacto de su genoma. A pesar de que durante la division de las celulas se producen errores en el proceso de copiado, los cuales son transmitidos a la siguiente generacion de celulas como mutaciones, tales defectos minusculos en el genoma se consideran triviales y basicamente irrelevantes. Pero los estudiantes de investigacion Dan Frumkin y Adam Wasserstrom del Departamento de Quimica Biologica, trabajando bajo la direccion del Profesor Ehud Shapiro de los Departamentos de Quimica Biologica, y de Ciencias de la Computacion y Matematica Aplicada del instituto, sugirieron una nueva posibilidad: Aunque desde el punto de vista biologico sean insignificantes, las mutaciones acumuladas podrian representar un registro historico de las divisiones de la celula.Conjuntamente con el Profesor Uriel Feige, del Departamento de Ciencias de la Computacion y Matematica Aplicada, y el estudiante de investigacion Shai Kaplan, demostraron que estas mutaciones pueden ser tratadas como informacion y utilizadas para remontar un linaje a gran escala, y luego aplicaron la teoria para extraer datos y bosquejar arboles genealogicos de celulas vivas.Los metodos empleados hasta este momento para trazar arboles genealogicos de celulas se han basado en la observacion directa de embriones en desarrollo. Todos decian que este metodo funcionaba bien para el minusculo gusano transparente, C. elegans, que tiene alrededor de 1000 celulas; pero para el ser humano, que posee 100 trillones de celulas, o incluso para ratones recien nacidos o embriones humanos de un mes de edad, cada uno de las cuales llega a tener mil millones de celulas despues de unas 40 vueltas de division celular, la tarea seria imposible.El estudio se centro en mutaciones en areas especificas, propensas a mutacion del genoma conocidas como microsatelites. En los microsatelites, una 'frase' genetica que consiste en algunos nucleotidos ('letras' geneticas) se repite una y otra vez; las mutaciones se manifiestan como adiciones o substracciones en longitud. De acuerdo con la nocion actual del proceso de mutacion en estos segmentos, los cientificos probaron matematicamente que los microsatelites solos contienen informacion suficiente para trazar con exactitud el arbol genealogico de un organismo de mil millones de celulas.El genoma humano y el del raton contienen alrededor de 1.5 millones de microsatelites, mas los resultados del equipo de investigacion demostraron que se puede realizar un analisis util en base a un numero mucho mas peque?o. Para obtener un registro consistente de la mutacion, el equipo utilizo organismos con un raro defecto genetico encontrado tanto en plantas como en animales. Mientras que las celulas sanas poseen mecanismos de reparacion para corregir errores de copiado y prevenir la mutacion, las celulas defectuosas carecen de esta capacidad, permitiendo que las mutaciones se acumulen de manera relativamente rapida.Utilizando un algoritmo de computacion usado por biologos evolutivos, que analiza informacion genetica para ubicar organismos en las distintas ramas del arbol evolutivo, los investigadores montaron un sistema automatizado que muestrea el material genetico de un numero de celulas, lo compara en mutaciones especificas, aplica el algoritmo para determinar los grados de parentesco y de alli traza el arbol genealogico de la celula. Para verificar su sistema, lo compararon con el comprobado metodo de observacion del proceso de division celular en un cultivo de laboratorio. El equipo llego a la conclusion de que, de un analisis de solo 50 microsatelites, se puede reconstruir exitosamente el arbol genealogico exacto de una celula.Mientras que el equipo de investigacion planea continuar probando su sistema en organismos mas complejos tales como ratones, varios cientificos han expresado ya su interes en aplicar este metodo en investigaciones en curso en diversos campos. Segun Shapiro, quien dirigiera el proyecto, 'nuestro descubrimiento podria abrir paso a un futuro 'Proyecto de Genealogia de la Celula Humana', cuyo objetivo seria resolver preguntas fundamentales aun sin respuesta en el campo de la biologia y la medicina, reconstruyendo porciones cada vez mas grandes del arbol genealogico de la celula humana.'La investigacion del Profesor Ehud Shapiro cuenta con el apoyo del Instituto M.D. Moross para la Investigacion de Cancer, del Centro de Investigacion Biomedica Dolfi y Lola Ebner, de la Fundacion Samuel R. Dweck, de la Fundacion de Caridad Benjamin y Seema Pulier, del Fondo Roberto Rees para la Investigacion Aplicada, del Dr. Mordecai Roshwald y de la Propiedad Hereditaria de Klara (Haya) Seidman. El Profesor Shapiro es el titular de la Catedra Harry Weinrebe.El Instituto Cientifico Weizmann en Rejovot, Israel, es una de las instituciones de investigacion multidisciplinaria mas destacadas del mundo. Conocido por su amplio estudio de las ciencias naturales y exactas, el Instituto cuenta con 2.500 cientificos, estudiantes, tecnicos y personal de apoyo. Los esfuerzos de investigacion del Instituto incluyen la busqueda de metodos innovadores de lucha contra las enfermedades y el hambre, la examinacion de cuestiones de avanzada en matematicas y ciencias de la computacion, el estudio fisica de la materia y del universo, la creacion de nuevos materiales y el desarrollo de nuevas estrategias para la proteccion del medio ambiente.