El Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST, por sus siglas en inglés) y sus colaboradores han llevado a cabo un estudio innovador dirigido a los « genes saltadores » en los genomas completos del intestino grueso humano. Publicado en Nature el 18 de mayo de 2023, la investigación revela la sorprendente actividad del ‘elemento nuclear intercalado largo-1 (L1)’, un tipo de gen saltador que anteriormente se pensaba que estaba mayormente inactivo en los genomas humanos. El estudio muestra que los genes L1 pueden activarse y alterar las funciones genómicas a lo largo de la vida de un individuo, particularmente en el epitelio colorrectal.

Con aproximadamente 500 000 genes saltadores L1, que representan el 17 % del genoma humano, han sido reconocidos durante mucho tiempo por su contribución a la evolución de la especie humana mediante la introducción de una « innovación disruptiva » en las secuencias del genoma. Hasta ahora, se creía que la mayoría de los elementos L1 habían perdido su capacidad de saltar en los tejidos normales de los humanos modernos. Sin embargo, este estudio revela que algunos genes de salto L1 pueden activarse ampliamente en células normales, lo que lleva a la acumulación de mutaciones genómicas a lo largo de la vida de un individuo. La tasa de salto L1 y los cambios genómicos resultantes varían entre los diferentes tipos de células, observándose una concentración notable en las células epiteliales de colon envejecidas. El estudio ilustra que cada célula epitelial del colon experimenta un evento de salto L1 a la edad de 40 años en promedio.

La investigación, dirigida por los coautores Chang Hyun Nam (estudiante de posgrado en KAIST) y el Dr. Jeonghwan Youk (exestudiante de posgrado en KAIST y profesor clínico asistente en el Hospital de la Universidad Nacional de Seúl), involucró el análisis de secuencias del genoma completo de 899 células individuales obtenidas de piel (fibroblastos), sangre y tejidos epiteliales de colon recolectados de 28 individuos. El estudio descubre la activación de los genes de salto L1 en células normales, lo que da como resultado la acumulación gradual de mutaciones genómicas con el tiempo. Además, el equipo exploró secuencias epigenómicas (metilación del ADN) para comprender el mecanismo detrás de la activación del gen saltador L1. Descubrieron que las células con genes de salto L1 activados exhiben inestabilidad epigenética, lo que sugiere el papel fundamental de los cambios epigenéticos en la regulación de la actividad del gen de salto L1. Se descubrió que la mayoría de estas inestabilidades epigenómicas surgen durante las primeras etapas de la embriogénesis. El estudio proporciona información valiosa sobre el proceso de envejecimiento y el desarrollo de enfermedades en los tejidos colorrectales humanos.

« Este estudio ilustra que el daño genómico en las células normales se adquiere no solo a través de la exposición a carcinógenos sino también a través de la actividad de componentes endógenos cuyo impacto no estaba claro anteriormente. Los genomas de células envejecidas aparentemente sanas, particularmente en el epitelio colorrectal, se vuelven mosaicos debido a la actividad de los genes de salto L1 », dijo el profesor Young Seok Ju de KAIST.

« Hacemos hincapié en la colaboración esencial y continua entre los investigadores en medicina clínica y ciencias médicas básicas », dijo el Prof. Min Jung Kim del Departamento de Cirugía del Hospital de la Universidad Nacional de Seúl. « Este caso destaca el papel fundamental de los tejidos humanos recolectados sistemáticamente de entornos clínicos para desentrañar el complejo proceso de desarrollo de enfermedades en humanos ».

« Estoy encantado de que los avances del equipo de investigación en la tecnología del genoma unicelular se hayan hecho realidad. Nos esforzaremos persistentemente por liderar la tecnología del genoma unicelular », dijo el profesor Hyun Woo Kwon, del Departamento de Medicina Nuclear de la Escuela Universitaria de Corea. de Medicina.

El equipo de investigación recibió el apoyo del Programa de Líderes de Investigación y el Programa de Jóvenes Investigadores de la Fundación Nacional de Investigación de Corea, una subvención del Programa de Capacitación de Médicos Científicos/MD-PhD a través del Instituto de Desarrollo de la Industria de la Salud de Corea y la Fundación Suh Kyungbae.