Desarrollar monitores biológicos para el intestino
¿Se podría capturar la profundidad de la vida en una sola foto? Los métodos que utilizan los científicos para observar la biología molecular de una célula funcionan como una cámara fotográfica que toma una sola instantánea. Para comprender realmente todos los procesos dinámicos que tienen lugar a este nivel, se necesita algo más parecido a una cámara de vídeo. Unos investigadores del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Biosistemas(se abrirá en una nueva ventana) de la ETH de Zúrich han desarrollado recientemente una técnica(se abrirá en una nueva ventana) que hace exactamente eso. Este método, conocido como «Record-seq», utiliza la tecnología de edición genética de CRISPR para convertir fragmentos de ARN celular en ADN. Los ARN contienen mensajes sobre el estado actual de una célula, pero se degradan rápidamente, es decir, que la información que pueden ofrecer es estática, como la de una foto. El ADN puede transportar secuencias de estos mensajes, lo que proporciona una marca de tiempo más larga, en esencia, como una cámara de vídeo molecular. En el proyecto CRISPRhistory(se abrirá en una nueva ventana), financiado por el Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana), los investigadores se propusieron utilizar el método «Record-seq» para el seguimiento continuo de los procesos en el intestino de los mamíferos. Las células del intestino responden a los cambios ambientales alterando la expresión de sus genes, por lo que su seguimiento podría proporcionarnos información más profunda sobre la nutrición o incluso el desarrollo de las enfermedades como el cáncer. El equipo se centró en desarrollar «células centinela» capaces de registrar su entorno. «Desarrollamos el registro transcripcional con células centinela para que funcionen como biosensores, que nos dan un "registro" de lo que ha experimentado la célula», explica Florian Schmidt(se abrirá en una nueva ventana), un científico de la ETH de Zúrich.
Crear biomonitores del intestino humano
A medida que las bacterias atraviesan el intestino, se exponen a todo tipo de entornos. El análisis fecal solo ofrece una instantánea reciente limitada, pero los investigadores tienen un enorme interés en lo que han experimentado las bacterias más arriba en el intestino. Para diseñar células centinela con biosensores, el equipo recurrió a la «Escherichia coli», una bacteria presente de forma natural en el intestino humano. Aunque con «Record-seq» los investigadores pueden leer lo que la «E. coli» puede percibir, varios biomarcadores intestinales asociados a enfermedades no generan respuestas específicas en la «E. coli». Para colmar esta laguna, el equipo desarrolló nuevos biosensores dirigidos a los ácidos grasos de cadena corta, muy implicados en la salud del hospedador, sobre todo en trastornos metabólicos, y difíciles de detectar en entornos clínicos. «Nuestros hallazgos sugieren que las respuestas de estos biosensores se integran perfectamente en la arquitectura del "Record-seq"», señala Schmidt. «Esperamos concluir esta labor este año y presentar un manuscrito que describa el trabajo para su publicación en una revista revisada por expertos».
Apoyar la investigación del microbioma intestinal
Gracias a la investigación en ratones, el equipo demostró con éxito que su tecnología «Record-seq» puede utilizarse como herramienta de investigación y diagnóstico para investigar el microbioma intestinal. Lograron distinguir las distintas dietas de los ratones, e incluso ver cuándo habían estado comiendo una dieta poco saludable durante una semana, incluso hasta dos semanas después de haberles cambiado de nuevo a una dieta sana. «Esto es muy prometedor para el seguimiento de pacientes humanos en el futuro», añade Schmidt. El trabajo también sirve de apoyo a muchos otros científicos en el campo de la investigación del microbioma intestinal, al introducir una herramienta nueva que les permite interrogar al intestino de forma no invasiva. El equipo trabaja ahora activamente en la traducción de su tecnología para que pueda utilizarse como diagnóstico en pacientes humanos. «Se trata de un camino largo que traerá consigo descubrimientos nuevos y apasionantes», afirma Schmidt.
