Investigadores del Instituto Whitehead y de la Universidad de Harvard han desarrollado un método innovador llamado Perturb-Multimodal (Perturb-Multi), que permite medir simultáneamente cómo los cambios genéticos afectan tanto la expresión de los genes como la estructura celular en tejidos hepáticos intactos. Este avance, publicado en la revista Cell, tiene como objetivo acelerar el descubrimiento de cómo los genes controlan la función de los órganos y su relación con enfermedades.
La investigación, liderada por el miembro del Instituto Whitehead Jonathan Weissman y su entonces estudiante de posgrado Reuben Saunders, junto con Xiaowei Zhuang y Will Allen, ha logrado crear un sistema que permite probar cientos de modificaciones genéticas en un solo hígado de ratón, al tiempo que captura múltiples tipos de datos de las mismas células. Este enfoque es especialmente relevante dado que estudios genéticos tradicionales en ratones suelen centrarse en la alteración de un solo gen y observan los cambios resultantes, lo que limita la comprensión del funcionamiento complejo de los órganos.
Un método más eficiente para estudios genéticos
A diferencia de los métodos convencionales, Perturb-Multi permite la desactivación de cientos de genes en un solo hígado, utilizando un enfoque mosaico que garantiza que solo se apague un gen por célula. Esto resulta en un análisis más preciso de las funciones de múltiples genes en un mismo individuo, eliminando la variabilidad que podría surgir de comparar diferentes ratones.
La capacidad de estudiar simultáneamente múltiples aspectos de la biología celular es fundamental para comprender cómo los órganos funcionan. Según Saunders, «con Perturb-Multi, podemos observar no solo qué otros genes están activos, sino también cómo se distribuyen las proteínas dentro de las células y cómo se organizan las estructuras celulares». Esta técnica no solo acelera el descubrimiento de funciones genéticas, sino que también permite medir diferentes resultados funcionales de las células en un solo experimento.
El equipo ha aplicado Perturb-Multi para investigar los controles genéticos de la fisiología y función hepáticas, lo que ha llevado a descubrimientos significativos en áreas como la acumulación de grasa en células hepáticas, las respuestas al estrés y la zonación de los hepatocitos. Uno de los hallazgos más impactantes indica que varios genes que causan la acumulación de grasa en las células hepáticas lo hacen a través de diferentes mecanismos, lo que muestra la complejidad de los procesos biológicos que podrían ser cruciales para el desarrollo de terapias específicas para enfermedades del hígado.
El desarrollo de Perturb-Multi ha requerido la superación de varios desafíos técnicos, incluyendo la preservación del contenido celular durante el procesamiento de tejidos y la integración de múltiples tipos de datos de las mismas células. Este enfoque no solo proporciona información valiosa, sino que también abre la puerta a la posibilidad de utilizar modelos de aprendizaje automático para predecir los efectos de las mutaciones genéticas.
Los investigadores planean expandir el uso de Perturb-Multi a otros órganos, como el cerebro, y estudiar cómo los cambios genéticos pueden afectar la función de los órganos en diferentes condiciones, como estados de enfermedad o variaciones dietéticas. Este enfoque escalable tiene el potencial de realizar estudios a nivel genómico que evalúen miles de genes simultáneamente, lo que podría revolucionar la forma en que se aborda la investigación en biología y medicina.
