Identifican genes relacionados con la susceptibilidad a la artritis

De validarse en humanos los resultados de un experimento realizado con ratones, se allanará el camino hacia el desarrollo de nuevos tratamientos y de test que permitan prever la evolución de la enfermedad

Por Karina Toledo

Agência FAPESP – En experimentos con ratones, científicos del Instituto Butantan identificaron un conjunto de genes implicados en la susceptibilidad a la artritis reumatoide, una enfermedad inflamatoria crónica y autoinmune que afecta principalmente a las articulaciones.

Estos hallazgos se conocieron a través de un artículo publicado en febrero en la revista PLoS One. De validárselos en humanos, podrán allanar el camino hacia el desarrollo de tratamientos y test que hagan posible prever la evolución de la enfermedad.

“La identificación de genes blanco ofrece varias opciones de acción. Podemos intentar regular su funcionamiento con medicamentos o por medio de técnicas de genética molecular, con lo cual se mitiga la severidad de la artritis. Los genes también pueden servir como marcadores de pronóstico para orientar el tratamiento”, afirmó Marcelo De Franco, investigador del Butantan y coordinador del proyecto intitulado “Identificación de genes moduladores de procesos inflamatorios a través del análisis combinado de mapeo genómico fino y expresión génica global”, que cuenta con el apoyo de la FAPESP.

En individuos genéticamente predispuestos a desarrollar artritis reumatoide, el propio sistema inmunológico ataca a las membranas sinoviales –unas capas delgadas de tejido conjuntivo que revisten diversas articulaciones (manos, puños, codos, rodillas, tobillos, pies, hombros y columna cervical)– y a órganos tales como los pulmones, el corazón y los riñones.

“Nadie sabe a ciencia cierta de qué manera se dispara el proceso de artritis, pero lo que sí sabemos es que existen personas que son más susceptibles. Nosotros intentamos descubrir qué factores genéticos confieren esta predisposición mediante el empleo de ese modelo experimental”, explicó De Franco.

El experimento se llevó a cabo con dos linajes de ratones que están seleccionándose hace alrededor de 20 años en el Butantan –uno para desarrollar baja respuesta inflamatoria y ser menos susceptible a la artritis (AIRmin) y el otro para suministrar una respuesta inflamatoria exacerbada y mayor susceptibilidad a la enfermedad (AIRmax), explicó De Franco.

“Nos valimos de métodos tradicionales de selección animal, los mismos que se aplican en la ganadería de corte, por ejemplo. Se hacen cruzamientos y en cada generación se selecciona a los animales con mayor y con menor capacidad inflamatoria. Al final obtuvimos dos grupos con todos los genes responsables de los fenotipos de alta o baja inflamación en homocigosis, pero con fondo genético heterogéneo (como el de la población humana). Por ende, el modelo ofrece ventajas con relación a los linajes de ratones isogénicos, que son todos clones”, dijo.

En el transcurso de las dos últimas décadas, diversos proyectos que han tenido apoyo de la FAPESP han realizado aportes al desarrollo de los linajes de ratones AIRmax y AIRmin, entre los cuales se encuentra el Proyecto Temático intitulado “Determinación de factores genéticos con efectos sobre la resistencia o la susceptibilidad a la carcinogénesis química y a la intensidad de la respuesta inflamatoria aguda empleando modelo de linajes de ratones”, coordinado por Olga Celia Martinez Ibanez.

El mapeo

Para efectuar el mapeo de las regiones genómicas relacionadas con la inflamación, los investigadores fomentaron el cruzamiento entre los animales de ambos linajes. Luego cruzaron entre ellos a los ratones de la primera generación filial (F1), dando origen a 290 ratones de la segunda generación filial (F2).

“Los marcadores genéticos relacionados con la respuesta inflamatoria y con la susceptibilidad a la artritis ya habían sido descritos en la literatura científica, pero nosotros queríamos comprobar que estaban efectivamente asociados con el fenotipo de la mayor inflamación. A tal fin mezclamos a los animales y volvimos a la condición inicial del proceso selectivo. Y entonces volvimos a investigar si los animales de la generación F2 que tenían mayor respuesta inflamatoria tenían los marcadores genéticos esperados”, comentó De Franco.

Los marcadores genéticos, explicó el investigador, pueden ser genes solos o una secuencia del genoma que posee variaciones en una población y cuya ubicación cromosómica se conoce. Un ejemplo de esto lo constituyen los genes que definen el tipo sanguíneo.

“Empleamos secuencias genómicas de polimorfismo simple (SNP, por sus siglas en inglés), es decir, secuencias que presentaban una variación en una sola base de ADN. Se utilizaron 1.500 marcadores, como en un test de paternidad. Ese marcador presenta un polimorfismo específico que puede ser del padre –de alta inflamación, por ejemplo– o de la madre, de baja inflamación. Esto permite identificar regiones cromosómicas relacionadas con la inflamación y con el desarrollo de artritis”, explicó De Franco.

Para inducir el proceso inflamatorio en los ratones, se les inyectó en la región dorsal una suspensión de micropartículas de poliacrilamida, un tipo de polímero. Al cabo de 24 horas, se les aplicó otra inyección con una solución salina en la misma zona, y se les extrajo el infiltrado inflamatorio para efectuar el conteo de la cantidad de células de defensa, en su mayoría neutrófilos.

“Para inducir la artritis, les inyectamos un aceite mineral llamado pristane en el peritoneo a los animales. Alrededor de 90 días después, éstos desarrollaban la patología, que se medía de acuerdo con la hinchazón de sus patas, mediante la cuantificación de autoanticuerpos, citocinas inflamatorias, y según la histología de las patas. Los ratones susceptibles tenían las patas hinchadas, autoanticuerpos y alta expresión de citocinas inflamatorias, en tanto que los resistentes no”, comentó De Franco.

Luego de mapear las regiones cromosómicas relacionadas con la susceptibilidad o la con resistencia a la artritis, los científicos volvieron a los linajes iniciales –AIRmin y AIRmax – para analizar la expresión génica en esos locales.

“Buscamos en esas regiones cromosómicas genes con la expresión diferenciada en los dos linajes. Encontramos algunos posibles y posteriormente realizamos experimentos para modificar la expresión de esos genes y verificar si de ese modo el fenotipo se alteraría”, explicó De Franco.

Entre los genes candidatos se encontraron: el Slc11a1, en el cromosoma 1; el Pycard, en el cromosoma 7, y el conjunto Cxcl1, Cxcl9, Cxcl5 y Cxcl13, en el cromosoma 5.

“El Slc11a1 es uno dos genes de mayor efecto, pues regula la acción de los macrófagos, células sumamente importantes en la modulación de la respuesta inflamatoria. De este modo, termina por regular la expresión de una serie de genes relacionados con la inflamación. Cuando la expresión de ese gen se modificó, no solamente hubo una alteración en el fenotipo, sino que también cambió la expresión de otros genes relacionados con la artritis y con la inflamación”, comentó De Franco.

Para modificar a expresión de los genes aspirantes, los investigadores echaron mano de una técnica conocida como “falso knock-out”. Si hizo que ratones con el gen defectuoso se apareasen entre sí para volverse homocigotos, explicó De Franco.

“Así obtuvimos ratones del linaje de alta inflamación AIRmax con el gen Slc11a1 defectuoso y otro linaje de AIRmax que portaba el gen normal. Hicimos lo propio con los animales de inflamación débil, los AIRmin. El cruzamiento fue asistido mediante genotipado, pues antes de aparearse, identificábamos si el gen era normal o defectuoso mediante la aplicación de métodos de la biología molecular: la reacción de polimerización en cadena (PCR), por ejemplo”, dijo De Franco.

De acuerdo con el investigador, si bien humanos y ratones tienen distintas cantidades de cromosomas, se conocen las regiones cromosómicas de cada especie donde es posible establecer paralelos.

“El próximo paso consiste en investigar mejor la interacción entre esos genes, descubrir exactamente de qué modo regulan la respuesta inflamatoria y empezar a validar los hallazgos en modelos humanos”, dijo De Franco.