De peces fA?siles y enfermedades humanas

El profesor del Departamento de GenA�tica y del Instituto de InvestigaciA?n de la Biodiversidad de la Universidad de Barcelona, Cristian CaA�estro, ha formado parte del consorcio internacional que ha secuenciado el genoma de un pez primitivo, el ‘Lepisosteus oculatus’ o tambiA�n llamado ‘catA?n pinto’, clave para crear modelos de enfermedades humanas.

El trabajo, publicado en ‘Nature Genetics’, revela cA?mo el genoma de este pez puede ser clave para entender transiciones evolutivas importantes (por ejemplo, el paso del agua a la tierra en los vertebrados) y, desde un punto de vista aplicado a la medicina traslacional, conectar mejor el genoma humano con destacados modelos animales, como el pez cebra, a la hora de estudiar enfermedades humanas.

«Esta familia de peces ya fue citada en 1859 por el naturalista Charles Darwin, en su libro El Origen de las especies, como ejemplo para describir el tA�rmino de fA?sil viviente. Una de las caracterA�sticas singulares de este pez es la capacidad de respirar fuera del agua de forma facultativa utilizando la vejiga natatoria como un pulmA?n, especialmente si la temperatura del agua es alta y la concentraciA?n de oxA�geno es baja», ha explicado CaA�estro.

En este sentido, prosigue, la secuenciaciA?n de su genoma ha permitido demostrar que el ‘catA?n pinto’ tiene una tasa de cambio genA�tico extraordinariamente baja, de forma que el carA?cter ancestral que le atribuyA? Darwin a partir de observaciones morfolA?gicas se extiende tambiA�n al nivel molecular.

De hecho, la condiciA?n de ‘fA?sil viviente’ del ‘catA?n pinto’ y su posiciA?n filogenA�tica clave, basal dentro de los peces actinopterigios y grupo hermano de los teleA?steos, son los motivos que han impulsado al consorcio internacional a secuenciar su genoma. «El ‘catA?n pinto’ representa para los teleA?steos lo que representa el celacanto para los tetrA?podos», coinciden en afirmar los lA�deres del consorcio, Ingo Braasch y John H. Postlethwait.

Durante la evoluciA?n temprana de los teleA?steos, se produjo una duplicaciA?n genA?mica (TGD, teleA?steos genome duplication) que aumentA? extraordinariamente el nA?mero de genes y favoreciA? la explosiA?n radiactiva que ha originado uno de los grupos vertebrados con mA?s especies. El hecho de que la familia del ‘catA?n pinto’ diverja previamente a la TGD ofrece una oportunidad «A?nica» para inferir cA?mo era el genoma ancestral de los peces y estudiar el impacto de las duplicaciones genA?micas en las radiaciones de las especies.

Por otra parte, el grupo investigador de la Universidad de Barcelona ha realizado anA?lisis filogenA�ticos y de conservaciA?n del orden gA�nico, entre el genoma del ‘catA?n pinto’ y el genoma humano, en especial de regiones donde se localizan los genes de la familia Aldh1a, que codifican para enzimas que regulan la sA�ntesis del A?cido retinoico, un morfA?geno derivado de la vitamina A fundamental para el desarrollo embrionario, del sistema nervioso, de la retina y de las extremidades.

Estos anA?lisis han demostrado la presencia de algunos de estos genes en el ‘catA?n pinto’, y han revelado que su origen es ancestral en los vertebrados, y que la ausencia de algunos de estos genes en peces teleA?steos se ha debido a pA�rdidas gA�nicas en estos animales en lugar de innovaciones en los tetrA?podos.

Asimismo, el genoma del ‘catA?n pinto’ no solo facilita la conexiA?n correcta entre los genes humanos y los de modelos como el pez cebra, sino que tambiA�n permite descubrir regiones reguladoras conservadas (CNE) en los genes humanos que hasta ahora permanecA�an crA�pticas.

La distancia genA�tica entre peces teleA?steos y humanos es en muchos casos demasiado lejana como para identificar CNE cuando se comparan las regiones reguladoras. La distancia genA�tica del ‘catA?n pinto’ ha demostrado ser ideal para funcionar como puente entre el genoma humano y el de otros modelos teleA?steos como el pez cebra.

AsA� pues, el genoma del ‘catA?n pinto’ ha ayudado a identificar en torno a 6.500 CNE humanos previamente desconocidos, de los cuales, unos 1000 estA?n relacionados con enfermedades u otras alteraciones fenotA�picas en estudios de asociaciA?n a gran escala en el genoma humano.

«La futura aplicaciA?n de tA�cnicas de transgA�nesis y de ediciA?n gA�nica como el CRISPR en el ‘catA?n pinto’, y el uso del su genoma como puente entre el hombre y otros peces auguran un futuro prometedor para el ‘catA?n pinto’ como herramienta clave a la hora de establecer nuevos modelos animales de enfermedades humanas y de otras aplicaciones de medicina traslacional, asA� como para descubrir muchos de los aspectos clave de la evoluciA?n de los vertebrados», ha zanjado el profesor de la Universidad de Washington (Estados Unidos), David Parichy.