Los científicos han descubierto una red de genes y elementos reguladores genéticos en el revestimiento de los intestinos que se ha mantenido notablemente igual desde los peces hasta los humanos. Muchos de estos genes están relacionados con enfermedades humanas, como enfermedades inflamatorias del intestino, diabetes y obesidad.
Los hallazgos, que aparecen en la revista PLOS Biologíaestablece al pez como una plataforma experimental para estudiar cómo esta antigua información genética, destilada durante 420 millones de años de evolución, controla el desarrollo y la disfunción del intestino.
«Nuestra investigación ha descubierto aspectos de la biología intestinal que se han conservado bien durante la evolución de los vertebrados, lo que sugiere que son de importancia central para la salud intestinal», dijo John F. Rawls, Ph.D., autor principal del estudio y profesor asociado de genética molecular y microbiología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Duke. «Al hacerlo, hemos construido una base para los estudios mecanísticos de la biología intestinal en sistemas modelo no humanos como peces y ratones que serían imposibles de realizar solo en humanos».
El intestino cumple una variedad de funciones importantes que son comunes a todos los vertebrados. Absorbe nutrientes, estimula el sistema inmunitario, procesa toxinas y fármacos y proporciona una barrera fundamental para los microorganismos. Los defectos en las células epiteliales intestinales que recubren el intestino se han relacionado con un número creciente de dolencias, incluidas las enfermedades inflamatorias del intestino, el cáncer colorrectal, las alergias alimentarias, la diabetes, la obesidad, la desnutrición y las diarreas infecciosas.
Durante décadas, los científicos se han basado en modelos animales para recopilar información sobre las células epiteliales intestinales que podrían ayudar a combatir enfermedades humanas. Pero no estaba claro qué tan parecidas eran estas células en múltiples especies.
En este estudio, Rawls y su equipo utilizaron un enfoque de biología comparativa para abordar esa pregunta. El investigador asociado Colin R. Lickwar, Ph.D., y sus colegas generaron datos de todo el genoma a partir de células epiteliales intestinales en cuatro especies evolutivamente distantes: pez cebra, pez espinoso, ratón y humano. Luego, Lickwar creó mapas para cada una de las especies que representan no solo el nivel de actividad de todos los genes, sino también la ubicación de secuencias genéticas específicas o elementos reguladores que activan y desactivan esos genes.
Lickwar se sorprendió al encontrar una sorprendente cantidad de similitudes entre las diferentes especies de vertebrados. Identificó un conjunto común de genes, una firma de células epiteliales intestinales, algunos de los cuales tenían patrones de actividad compartidos en regiones específicas a lo largo del intestino. Además, muchos de los genes incluidos en esta firma conservada se habían implicado previamente en una variedad de enfermedades humanas. Lickwar y Rawls se preguntaron si esta firma genética conservada estaba controlada por elementos reguladores que también podrían compartirse entre especies.
Para probar si este era el caso, tomaron varios elementos reguladores de peces, ratones y humanos y los metieron en el pez cebra. Debido a que el pez cebra es un organismo transparente, los investigadores pudieron buscar bajo el microscopio patrones de color para saber si una proteína fluorescente verde o una proteína fluorescente roja, que habían insertado junto con el elemento regulador, se había activado en el intestino. Descubrieron que los interruptores reguladores trasplantados de las otras especies funcionaron en el pez cebra, lo que indica un nivel notable de conservación.
«Nuestros hallazgos sugieren que las células epiteliales intestinales usan un programa central antiguo para hacer su trabajo en el cuerpo de la mayoría de los vertebrados», dijo Lickwar, autor principal del estudio. «Ahora que hemos identificado este programa central, podemos traducir más fácilmente los resultados entre humanos y peces cebra».
