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El IRB Barcelona identifica GEMC1 como un gen maestro para generar células multiciliadas –células con delgados filamentos para mover sustancias y fluidos-, que son específicas de cerebro, tracto respiratorio y sistema reproductivo.
Los fallos en células multiciliadas producen ciliopatías, enfermedades raras y complejas, poco conocidas y para las que no todos los genes causantes han sido identificados.
La secuenciación genómica de cientos de pacientes con diversas clases de ciliopatías ha revelado que “en muchos casos no se conoce el gen causante”, cuenta Travis Stracker, jefe del Laboratorio de Inestabilidad Genómica y Cáncer en el Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona). “Por lo tanto, hay mucha gente que carece de diagnóstico molecular; queremos contribuir a reducir este vacío de conocimiento”, subraya el investigador.
Travis Stracker y su equipo han presentado hoy en EMBO Journal, en colaboración con el laboratorio de Vincenzo Costanzo del Instituto de Oncología Molecular FIRC de Milán, un trabajo con ratones donde revelan un gen candidato para diagnosticar un subtipo de ciliopatía humana. El gen es GEMC1 y es indispensable para generar células multiciliadas, específicas de tejidos como cerebro, tráquea, pulmones y oviductos.
La superficie de las células multiciliadas está cubierta por centenares de cilios. Estas delgadas estructuras, parecidas a los cabellos, sirven para hacer circular el líquido cerebroespinal, limpiar de mucosa las vías respiratorias y trasportar óvulos por los oviductos, entre otras funciones. Los defectos en la generación o función de estas células producen un subtipo de ciliopatías conocidas como Enfermedades de Depuración Mucociliar (Mucociliary Clearance Disorders en inglés).
Gen candidato y maestro
En concreto, los ratones sin GEMC1 generados por Stracker reproducen los síntomas de una enfermedad denominada RGMC (en inglés, Reduced Generation of Multiple Motile Cilia), una patología que causa hidrocefalia, infecciones respiratorias graves e infertilidad. El trabajo encabezado por la estudiante de doctorado del IRB Barcelona, Berta Terré y el investigador postdoctoral Gabriele Piergiovanni, reporta que GEMC1 está regulando los dos únicos genes conocidos hasta ahora para diagnosticar esta enfermedad, Multicilin y Cyclin O, lo que le convierte en otro buen candidato de diagnosis para RGMC.
El estudio determina además que GEMC1 es uno de los genes más importantes en la cascada de expresión de genes para producir células multiciliadas. Esto significa que este gen afecta a otros muchos que dependen de su expresión. Los análisis de expresión génica de este primer trabajo han puesto al descubierto al menos 10 genes más relacionados con los cilios, además de las decenas ya conocidos o que se sospecha que están involucrados en cilios.
“Los ratones son un modelo particular para RGMC pero creemos que este mismo modelo nos permitirá identificar muchos otros genes relacionados con los cilios móviles que afecten a otro tipo de ciliopatías. Estamos haciendo nuevos análisis de expresión génica en poblaciones de células específicas para aportar más luz a un campo poco conocido”, señala Stracker, quien examinaba GEMC1 por su función en la replicación del ADN y su potencial contribución en cáncer.
“Estudiando este gen por otras razones nos hemos encontrado inesperadamente que podría estar involucrado en ciliopatías. Esto suele ocurrir en investigación básica y para nosotros fue muy interesante debido al poco conocimiento acumulado y las implicaciones biomédicas que podrían tener nuestros descubrimientos”, explica Stracker. “Como las ciliopatías son diversas y raras no han recibido una atención generalizada de las agencias de financiación ni de la industria farmacéutica porque no están interesadas en desarrollar tratamientos para mercados pequeños, lo que sin duda es una lástima”, reprueba el investigador.
Enfermedades raras en el IRB Barcelona
La literatura científica da cuenta de entre 6.000 a 7.000 enfermedades raras, llamadas así porque afectan 5 de cada 10.000 personas o menos, según criterios de la Unión Europea. Se calcula que sólo en Europa hay entre 27 y 36 millones de afectados por algún tipo de patología minoritaria. Por su complejidad y condición, muchas de ellas son huérfanas de terapia, con un coste muy alto para las personas que las padecen y su entorno. Se calcula que en España son cerca de 3 millones, y en Cataluña los datos reflejan unos 400.000 afectados.
La investigación científica innovadora, básica y de frontera ofrece un gran potencial para adaptar el conocimiento obtenido en laboratorios de biología celular y molecular y proponer terapias futuras que podrían ser de utilidad para enfermedades minoritarias. Fruto de este tipo de investigación, en el IRB Barcelona hay en marcha una veintena de estudios sobre enfermedades raras, entre ellas Epilepsia de Lafora, Enfermedad de Kennedy, diversos tipos raros de cáncer, Ataxia de Friedreich, Cistinurias, enfermedades mitocondriales, enfermedad de Charcot Marie Tooth y Síndrome de Seckel.
Artículo de referencia:
GEMC1 is a critical regulator of multiciliated cell differentiation
Berta Terré, Gabriele Piergiovanni, Sandra Segura-Bayona, Gabriel Gil-Gómez, Sameh A. Youssef, Camille Stephan-Otto Attolini, Michaela Wilsch-Bräuninger, Carole Jung, Ana M. Rojas, Marko Marjanović, Philip A. Knobel, Lluís Palenzuela, Teresa López-Rovira, Stephen Forrow, Wieland B. Huttner, Miguel A. Valverde, Alain de Bruin, Vincenzo Costanzo and Travis H. Stracker
EMBO Journal (2016) 10.15252/embj.201592821
IRB Barcelona
El Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) trabaja para conseguir una vida libre de enfermedades. Desarrolla una investigación multidisciplinar de excelencia para curar el cáncer y otras enfermedades vinculadas al envejecimiento. Establece colaboraciones con la industria farmacéutica y los principales hospitales para hacer llegar los resultados de la investigación a la sociedad, a través de la transferencia de tecnología, y realiza diferentes iniciativas de divulgación científica para mantener un diálogo abierto con la ciudadanía. El IRB Barcelona es un centro internacional que acoge alrededor de 400 científicos de más de 30 nacionalidades. Reconocido como Centro de Excelencia Severo Ochoa desde 2011, es un centro CERCA y miembro del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST).
