Terapia epigenética para reprimir la expresión del VIH-1

 

Esta técnica consiste en la metilación del promotor de transcripción del VIH-1, que es 5´LTR, para provocar la represión epigenética del virus. Esta estrategia se logra mediante la fusión entre la ADN metil transferasa con una proteína de dedo de zinc (ZFP-362b); dicho complejo se une al sitio HIV-1 LTR induciendo un bloqueo de la expresión del virus. Para que esto suceda, las células huésped deben modificarse para producir exosomas que codifiquen la proteína de dedo de zinc. Esta terapia se considera ideal puesto que sus efectos son estables y se dan a largo plazo para evitar la latencia del VIH-1 en el organismo.

Bibliografía:

Shrivastava, S., Ray, R. M., Holguin, L., Echavarria, L., Grepo, N., Scott, T. A., Burnett, J., & Morris, K. V. (2021). Exosome-mediated stable epigenetic repression of HIV-1. Nature Communications. https://doi.org/10.1038/s41467-021-25839-2

 

Aplicación de herramientas de edición genómica CRISPR/Cas para la terapia del VIH

 

Tipo:  CRISPR/Cas

Se mencionan algunas estrategias de edición de ácidos nucleicos:

-Knock-out (KO) de los correceptores virales CCR5 y CXCR4

-Knock-in de genes terapéuticos

Dirigido hacia: Está destinado a expandir la población de linfocitos CD4 resistentes al VIH y reducir el reservorio de VIH latente. 

Dirigido por: El ARN de guía única (sgRNA) simplificado se utiliza para dirigir las proteínas Cas9 para unir y romper una secuencia particular de ADN, paso indispensable para la edición del genoma mediante CRISPR.

Órgano a tratar: Timo, pues es el órgano donde se producen los linfocitos CD4.

Vía de administración:

1. a través de la transducción del vector lentiviral.

2. o por electroporación del complejo de ribonucleoproteína.

Resultados a corto, mediano o largo plazo. Si bien es cierto que se tiene claro el objetivo teórico, existe una brecha para llevarlo a la práctica. Esto se debe a la falta de desarrollo de las tecnologías y los procedimientos. Es decir, que los resultados de la terapia para VIH mediante edición de ácidos nucleicos se darán a largo plazo.

Bibliografía:

Maslennikova, A. Mazurov, D. (2022). Application of CRISPR/Cas genomic editing tools for HIV therapy: Toward precise modifications and multilevel protection. Recuperado de: https://doi.org/10.3389/fcimb.2022.880030

Terapia con células madre para la diabetes mellitus tipo 1

 

Tipo de Stem Cell: células productoras de insulina

Método de obtención: a partir células madre embrionarias y células madre pluripotentes inducidas.

Vía de administración: producir islotes completos u organoides de islotes pancreáticos. Los organoides se definen como cultivos 3D mantenidos in vitro que luego se implantan in vivo.

Resultados a corto,mediano o largo plazo:

Se ha considerado un método terapéutico potencial prometedor para el tratamiento de la diabetes mellitus tipo 1. Los ensayos clínicos siguen siendo insatisfactorios debido a las siguientes dificultades:

1.1. Generar células similares a β funcionales

2.2. Mejorar la eficiencia de diferenciación

3.3. Proteger las células madre implantadas del ataque autoinmune

4. 4. Generar cantidades suficientes de tipos de células deseadas

Bibliografía:

Chen, S., Du, K., & Zou, C. (2020). Current progress in stem cell therapy for type 1 diabetes mellitus. Stem Cell Research & Therapy, 11(1), 275. https://doi.org/10.1186/s13287-020-01793-6

Animales transgénicos en el estudio de la Diabetes Mellitus tipo II

 

Rata macho obeso diabético Zucker (ZDF)

La diabetes mellitus tipo II está asociada a la resistencia a la insulina, secreción deficiente de insulina, obesidad e hiperglucemia. El estudio en modelos de murinos genéticamente modificados es una herramienta para detallar la fisiopatología de la diabetes mellitus tipo 2. Su importancia radica en que las investigaciones de ingeniería genética ayuden a determinar la expresión de genes que codifican intermediarios esenciales (proteínas) en la señalización y acción de la insulina. Por ejemplo, la “rata macho obeso diabético de Zucker (ZDF)” posee características fisiológicas semejantes a las de los pacientes humanos, tales como: cambios en el transporte de la glucosa, liberación de insulina, metabolismo lipídico, entre otros. En definitiva, la manipulación genética de este modelo de ratas abre la posibilidad para realizar una regulación en la expresión de los receptores de la insulina y combatir la resistencia a la insulina, característica de estos pacientes.

VENTAJAS	DESVENTAJAS
Inducir la expresión de genes específicos puede revertir positivamente la función de las células.	Sobreexpresión o déficit de un gen, provoca daños en otros genes asociados.
Disminución de los costos de producción y mantenimiento de especímenes.	La descendencia del animal transgénico tendrá las mismas modificaciones que su progenitor.
Aumento en la calidad de las proteínas codificadas.	Inconvenientes al separar las proteínas humanas del componente proteico propio del animal.
La modificación del código genético de un animal es útil para recrear las alteraciones genéticas humanas.	Implicaciones bioéticas en la experimentación con animales. Por daños a la integridad del genotipo y fenotipo.
Son sujetos de estudio e investigación claves para la mejora de tratamientos, terapias y métodos diagnósticos.	Pueden ser usados como objetos de estudio, incluso en actos de bioterrorismo. Como poner en riesgo a la especie autóctona.

Bibliografía:

1. Vista de Modelos Murinos utilizados en la investigación de la Diabetes mellitus. (2022). Edu.bo. Recuperado el 27 de enero de 2023, de http://farbio.edu.bo/csegc/conciencia/index.php/ojs/article/view/185/266

2. Alvarado-Madrigal, M. F., Chavarría-Quirós, T., Leiva-Montero, B., & Mora-Román, J. J.                (2019). Producción de proteínas recombinantes a partir de animales transgénicos:                       Sistemas         y aplicaciones. Revista Tecnología en Marcha, 32(4), 133–         144. https://doi.org/10.18845/tm.v32i4.4798

ÁCIDOS NUCLEICOS RECOMBINANTES

 

EJEMPLO DE ÁCIDOS NUCLEICOS RECOMBINANTES EN LA NATURALEZA
El H1N1 es uno de los varios tipos de virus de la influenza. Es un claro ejemplo de ARN recombinante puesto que el aparecimiento de nuevas cepas (como la H5N1 o gripe aviar) se debe a la transferencia horizontal de genes. Lo cual les otorga a los nuevos tipos diferentes genotipos y fenotipos, repercutiendo en sus funciones y características. Cabe recalcar que estos procesos génicos se realizan de manera natural, sin la participación del hombre.

ADN RECOMBINANTE ARTIFICIAL
T: Impacto de ZAP (zinc finger antiviral protein) en la producción de vectores lentivirales
O: Identificar proteínas celulares que promuevan o inhiban la producción de vectores retrovirales y la expresión transgénica como terapia génica en casos de VIH-1
G: Secuencias CpG del ADN viral
ER: Gag (p24 ^Gag ) 
EL: pGL4 (Promega)
V: Vector lentiviral pLV-CMV-GFP
CR: Transfección en células HEK293T (riñón embrión humano) y TZM-bl 
MTG: Uso de desoxicolato de sodio como método químico
MIC: Se realizó mediante RT-PCR (PCR en tiempo real) cuantitativa.

Bibliografía:

Sertkaya, H., Hidalgo, L., Ficarelli, M., Kmiec, D., Signell, A. W., Ali, S., Parker, H., Wilson, H., Neil, S. J. D., Malim, M. H., Vink, C. A., & Swanson, C. M. (2021). Minimal impact of ZAP on lentiviral vector production and transduction efficiency. Molecular Therapy. Methods & Clinical Development, 23, 147–157. https://doi.org/10.1016/j.omtm.2021.08.008

Epigenética y Obesidad

La epigenética es el estudio de las modificaciones (ambientales) en las funciones del código genético, que se producen sin cambios en la secuencia del ADN. Existe una relación entre el desarrollo de la obesidad y los mecanismos epigenéticos. Los cuales son: 

Cambios en la metilación del ADN.- esta consiste en la adición de un grupo metilo a las citocinas de determinado gen. Esto puede generar cambios en la actividad de dicho gen. Por ejemplo, se estudió que una ingesta baja en carbohidratos de la madre durante el embarazo, provoca la metilación del gen RXRA; mismo que se asocia con un aumento en la adiposidad y diabetes infantil. 

Modificación de las histonas.- se ha encontrado relación con este mecanismo y el desarrollo de obesidad, pero no está claro su proceso de acción.

Regulación por microRNas.- son moléculas de ARN no codificante, las cuales se unen a los ARN mensajeros, donde pueden provocar su degradación o inhibición (impedir que se formen proteínas). Están involucrados en la diferenciación del adipocito, metabolismo lipídico y acción de la insulina.

Bibliografía:

Corella, D., Coltell, O., & Ordovás, J. M. (s/f). Title in Spanish: Genética y epigenética de la obesidad. Analesranf.com. Recuperado el 16 de enero de 2023, de https://analesranf.com/wp-content/uploads/2016/82_ex2/82ex2_10.pdf

Western Blot y su papel en el desarrollo de una vacuna contra la COVID-19

 

El empleo del Western Blot, como técnica de hibridación, es útil en el contexto de la pandemia de COVID-19. La técnica consiste en separar las proteínas virales, transferirlas a membranas de nitrocelulosa y por último estas membranas se exponen a los anticuerpos presentes en la muestra de sangre. Para visualizar la unión de las proteínas virales con los anticuerpos (IgM, IgG) del paciente se usan marcadores radioactivos. El suero que se debe analizar es el de aquellos pacientes que se recuperan de la enfermedad, porque se pueden identificar mejor las proteínas útiles para la formulación de una vacuna: Spike (S), Membrana (M) o Nucleocápside (N). Se descubrió que la proteína que más respondía a la respuesta inmunológica fue la Spike (S); de allí nació su papel fundamental para su detección en pruebas serológicas y el desarrollo de las vacunas.

Bibliografía:

- Pavia, C. S., & Wormser, G. P. (2020). COVID-19: Is there a role for Western blots and skin testing for determining immunity and development of a vaccine? Diagnostic Microbiology and Infectious Disease, 98(4), 115148. https://doi.org/10.1016/j.diagmicrobio.2020.115148

TÉCNICAS DE PCR EN EL DIAGNÓSTICO DE VIH-1 EN INFANTES

 

TEMA: Diagnóstico de VIH-1 en infantes

OBJETIVO: Establecer el diagnóstico temprano de la infección por VIH-1 en niños nacidos de madres VIH-1 seropositivas mediante la técnica de Reacción en Cadena de la Polimerasa de ADN del VIH-1.

MUESTRA: Sangre periférica

TIPO DE ÁCIDO NUCLEICO: ADN viral

EXTRACCIÓN (LISIS, SEPARACIÓN, PURIFICACIÓN): Durante el procesamiento de la muestra se lisó las células sanguíneas, se liberó la hemoglobina y se purificó la muestra con el reactivo de purificación.

GENES A ANALIZAR: Gen de la transcriptasa reversa del VIH-1 (POL VIH-1)

TAMAÑO EN PARES DE BASE: Fragmentos de 665 pb para el gen POL y 350 pb para el gen de la β-globina humana.

TIPO DE PCR: Reacción en cadena de la polimerasa con transcriptasa inversa (RT-PCR)

PASOS

DESNATURALIZACIÓN: 94°C por 5 min

HIBRIDACIÓN: 55°C por 30 seg

ELONGACIÓN: 72°C por 1 min

VISUALIZACIÓN (ELECTROFORÉSIS)

Bibliografía:

- de Rivera, I. L. (2003). Aplicación del PCR-ADN en el diagnóstico de la infección por VIH-1 en infantes. Recuperado de: http://cidbimena.desastres.hn/RMH/pdf/2003/pdf/Vol71-3-2003-3.pdf

GLP-1 en el metabolismo de la glucosa, en la obesidad y diabetes

GLP-1 es un péptido similar al glucagón, este se sintetiza post-traduccionalmente de la molécula del proglucagón. Y lo hace tanto en las células L del intestino (íleon distal y colon) como en las células alfa del islote pancreático. Esto significa que una vez que se ha traducido (conformado como proteína) sufre una modificación postraduccional, de manera que es capaz de realizar funciones especializadas. Además, se ha registrado que la depleción del GLP-1 en pacientes con obesidad, diabetes mellitus tipo 2 y síndrome metabólico, podría relacionarse con una disminución en la transcripción de la insulina (que es la función del GLP-1).

Bibliografía:

1. Moreno Pérez, P., María, D., Villanueva, L., & Molina, P. (2018).: Acción normalizadora del GLP-1 y de la Exendina-4. Uam.es. Recuperado el 12 de diciembre de 2022, de https://repositorio.uam.es/bitstream/handle/10486/5911/36536_moreno_perez_paola.pdf?sequence=1

2. Vargas, C., Castellón, G., Ramírez, C. A., Fernández, A., Abigail, C., & Vargas, S. 2019. REVISTA. Ucr.ac.cr. Recuperado el 12 de diciembre de 2022, de https://revistas.ucr.ac.cr/index.php/medica/article/download/37732/38573/

 

Factores de transcripción en la enfermedad por VIH

El VIH (virus de la inmunodeficiencia humana) es un retrovirus, lo cual significa que dentro de su ciclo de vida este virus convierte su ARN en ADN. Las células infectadas son quiescentes (fase G0), entonces se dice que están en un periodo de latencia. Y esto es lo peligroso del VIH, ya que las células latentes son un reservorio de linfocitos T en reposo que están infectados. Existe un factor de transcripción importante en la regulación de los linfocitos T (CD4 y CD8) llamado FOXO1. Este factor es importante, ya que su inhibición (farmacológica) hace que las células infectadas en estado quiescencia se activen (G1). La consecuencia es que ahora los antígenos virales, de las células reactivadas, son reconocidas y atacadas por el sistema inmune.

BIBLIOGRAFÍA

1. Roux, A., Leroy, H., De Muylder, B., Bracq, L., Oussous, S., Dusanter-Fourt, I., Chougui, G., Tacine, R., Randriamampita, C., Desjardins, D., Le Grand, R., Bouillaud, F., Benichou, S., Margottin-Goguet, F., Cheynier, R., Bismuth, G., & Mangeney, M. (2019). El factor de transcripción FOXO1 juega un papel clave en la interacción entre las células T y el VIH-1. https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1007669

2. Rodríguez-Muñoz, J., & Moreno, S. (2019). Estrategias de curación de la infección por VIH. Enfermedades Infecciosas y Microbiología Clínica. https://doi.org/10.1016/j.eimc.2018.01.007

Genómica de la preeclampsia

 

Etiología de la Preeclampsia

La predisposición genética de la preeclampsia está ligada a los tres conceptos etiológicos de la enfermedad: genes relacionados con la presión arterial, el estrés oxidativo y la mala adaptación inmunitaria de la madre durante el embarazo.⁽¹⁾ El mapeo genético y ligamiento (cercanía de los genes entre sí en el mismo cromosoma) sugieren que el cromosoma 2 tiene el mayor número de loci (ubicación física de un gen de interés en un cromosoma) involucrados.⁽²⁾⁽³⁾ 

Los miRNAs son pequeños RNA no codificantes (inducen la desestabilización del ARNm y/o la inhibición de la traducción). Los miARN C19MC se expresan en la placenta en el primer trimestre el embarazo, de allí su relación con la aparición de preeclampsia.⁽²⁾

BIBLIOGRAFÍA

1. Jung, E., Romero, R., Yeo, L., Gomez-Lopez, N., Chaemsaithong, P., Jaovisidha, A., Gotsch, F., & Erez, O. (2022). The etiology of preeclampsia. American journal of obstetrics and gynecology, 226(2S), S844–S866. https://doi.org/10.1016/j.ajog.2021.11.1356

2. Parada-Niño, L., Castillo-León, L. F., & Morel, A. (2022). Preeclampsia, Natural History, Genes, and miRNAs Associated with the Syndrome. Journal of pregnancy, 2022, 3851225. https://doi.org/10.1155/2022/3851225

3. National Human Genome Research Institute Dictionary. (s.f.). Ligamiento. Loci. Recuperado el 27 de noviembre, 2022, en https://www.genome.gov/es/genetics-glossary/Ligamiento

Acerca de la cátedra

 Mi nombre es Daniel Pachala, estudiante de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad Central del Ecuador. Este es un blog destinado a compartir material académico de la cátedra de Biología Celular y Molecular.