El ADN mitocondrial es el material genético de las mitocondrias que controla la producción de energía en las células y puede afectar la salud humana.
Científicos del Instituto Salk de los Estados Unidos desarrollaron una plataforma biológica que permite crear y estudiar mutaciones de ADN mitocondrial a una escala y velocidad que no se habían alcanzado hasta ahora.
El avance fue publicado en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) y abre posibilidades para el desarrollo de terapias para enfermedades mitocondriales y condiciones asociadas como el envejecimiento y el cáncer.
Energía y herencia en los hilos de la vida
El equipo de investigación, dirigido por Ronald Evans, profesor y director del Laboratorio de Expresión Génica, informó que existen más de 260 mutaciones heredadas de ADN mitocondrial identificadas en seres humanos.
La falta de modelos experimentales suficientes y adaptados para representar esta diversidad había dificultado el análisis de su impacto.
En palabras de Evans: “Hasta ahora, la ausencia de modelos representativos de esta diversidad limitó tanto la comprensión mecanicista como el desarrollo terapéutico. Nuestra nueva plataforma permitirá investigar la variación del ADN mitocondrial en la salud, la enfermedad y la evolución, impulsando la innovación terapéutica para los trastornos mitocondriales”.
La solución propuesta comprende una biblioteca de 155 líneas celulares mutantes de ADN mitocondrial, cada una con efectos distintos sobre la función mitocondrial.
Esta plataforma puede transferir ADN mitocondrial mutado, generado a través de una proteína denominada polimerasa de ADN mitocondrial, a células madre.
Luego, estas células se integran en embriones de ratón; así es posible analizar la aparición de síntomas y mecanismos específicos.
Weiwei Fan, primer autor y co-corresponsable del estudio, relató: “Esa plataforma era ineficiente: tardaba mucho en generar una sola mutación de ADN mitocondrial. Con las mejoras tecnológicas y las modificaciones aplicadas, la nueva versión es mucho más eficiente y puede crear docenas de mutantes con mucha mayor facilidad”.
El desarrollo impacta de forma directa porque la disfunción mitocondrial genera afectaciones sistémicas que pueden desencadenar cuadros como migrañas, debilidad muscular, pérdida de audición o de visión.
En los experimentos realizados, los ratones obtenidos a partir de la nueva plataforma permitieron observar la relación directa entre función mitocondrial y desarrollo embrionario temprano.
Se suministraron pruebas inéditas sobre el nivel energético mínimo imprescindible para el desarrollo normal.
El doctor Fan resaltó la relevancia cuantitativa y práctica de la herramienta: “Nuestra biblioteca supone un avance y su diversidad es comparable a la de las variantes patogénicas conocidas en humanos, que rondan los 260.
Con esa colección, “podemos analizar tanto mutaciones hereditarias como aquellas que surgen por estrés ambiental o envejecimiento”, detalló.
Implicaciones clínicas y futuras aplicaciones
El estudio contó con financiamiento tanto de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos, principal agencia pública de investigación biomédica, como de la Oficina de Investigación Naval de Estados Unidos, organismo de apoyo científico-militar.
Los investigadores buscan adaptar el modelo a líneas humanas. Evans puntualizó: “La mayoría de las enfermedades humanas conllevan o generan disfunción mitocondrial”.
Añadió: “El progreso en este campo había sido limitado, pero esta nueva plataforma impulsará mucha investigación relevante hacia enfoques terapéuticos para combatir enfermedades mitocondriales, así como condiciones asociadas como el cáncer o el envejecimiento”.
Resaltaron que a partir de los resultados hay un camino para abarcar la diversidad de mutaciones del ADN mitocondrial en enfermedades humanas y el desarrollo de nuevos tratamientos.
