MITOMOUSE: PROYECTO DEL RATÓN TRANSGÉNICO DE SENS (Done aquí)
Creación de un ratón transgénico demostrando la recuperación de las mutaciones en el ADN mitocondrial en mamíferos. Expresaremos el gen mitocondrial ATP8 a partir del núcleo como prueba de concepto con relación a terapias genéticas para mutaciones en el mtADN.
REALIZADO POR LA DRA. AMUTHA BOOMINATHAN
Contexto
El Problema: Las mitocondrias generan energía dentro de todas las células humanas. Mutaciones en el ADN mitocondrial, ya sean heredadas de los padres o adquiridas durante toda la vida, causan enfermedades del envejecimiento metabólicas, neurodegenerativas y cardiovasculares.
La SENS Research Foundation formuló siete estrategias prácticas de “reparación” para las causas comunes del envejecimiento. Mientras que algunas de estas estrategias están ahora siendo ampliamente investigadas por la ciencia, la estrategia MitoSENS para abordar los daños mitocondriales es una de las más innovadoras. Nuestra teoría es que, a través de la “expresión alotópica”, o sea, poner copias funcionales de importantes genes del ADN mitocondrial (mtDNA) en el núcleo de la célula, sería posible aliviar los problemas que surgen debido a mutaciones en el mtADN.
Cuando fue propuesta, esta estrategia única y ambiciosa era tal vez demasiado “osada” para que laboratorios tradicionales y agencias de fomento la contemplaran. Consecuentemente, el abordaje MitoSENS ha sido un proyecto “interno” para la SENS que no hubiera sido posible implementar sin el apoyo de la comunidad. Hasta el momento, este abordaje financiado por la comunidad tiene un excelente historial, posibilitando descubiertas revolucionarias:
En 2013, SENS organizó su primer campaña de crowdfunding específicamente para MitoSENS en colaboración con LongeCity. Esta pequeña iniciativa inició un significativo impulso científico y posibilitó una campaña de recaudación de fondos mayor en 2015 en Lifespan.io. Descubiertas revolucionarias ocurrieron a continuación y una prueba de concepto para el abordaje MitoSENS fue establecida por primera vez en células humanas. En ella, el equipo MitoSENS en colaboración con los investigadores de punta Prof. Martin Brand y Dra. Birgit Schilling del Buck Institute demostraron que la expresión alotópica de dos genes del mtDNA podía recuperar funciones en una línea celular de un paciente com una severa mutación en uno de los genes del mtDNA llamado ATP8.
Para llevar este avance estratégico a la utilización clínica, la SRF creó entonces el “modelo de ratón máximamente modificable”. Este ratón tiene una modificación única en su genoma nuclear que permite una inserción dirigida de nuevos genes en una ubicación específica. Usando este ratón, estamos listos para dar el próximo paso y explorar la terapia genética mitocondrial en un modelo animal.
Proyecto
Ratones de la cepa C57/BL6MT-FVB (los llamaremos “SickMice” [“ratones enfermos”]) tienen un defecto genético mitocondrial (una mutación en el gen mitocondrial ATP8) y presentan diversos síntomas relativos al envejecimiento, incluyendo menor fertilidad, artritis, diabetes tipo II y deficiencias neurológicas. Como las mitocondrias son heredadas solamente de la madre, cruzar hembras SickMice con ratones machos de otros modelos causará la misma disfunción mitocondrial.
Usaremos el modelo máximamente modificable para crear un nuevo ratón transgénico (o “ratón transgénico APT8 alotópico – Mitomouse”). Este ratón tendrá el gen ATP8, que es importante para el funcionamiento de la mitocondria, “escondido” dentro del núcleo de la célula y, por lo tanto, será capaz de pasar este gen a seus descendientes independientemente del sexo.
Nuestra hipótesis es que descendientes, tanto machos como hembras, de las cepas SickMice y MitoMice tendrán como resultado la función mitocondrial recuperada. Esto comprobaría la viabilidad de la estrategia MitoSENS al demostrar que copias de respaldo funcionales de genes del ADN mitocondrial en el núcleo pueden reemplazar las equivalentes con mutaciones en animales vivos.
| English | Spanish |
| Generation of ATP8 transgenic mice | Generación de ratones transgénicos ATP8 |
| 1 Fertillized eggs injected with allotopic ATP8 transgene | 1 Óvulos fertilizados inyectados con el transgen ATP8 |
| Maximally Modifiable mouse | Ratón Máximamente Modificable |
| 2 Embryos with oA8 transgene implanted into C57BL/6J(mtWT) foster mothers | 2 Embriones con el transgen oA8 implantado en madres adoptivas C57BL/6J(mtWT) |
| 3 MitoMouse with nuclear ATP8 gene Males | 3 MitoMouse con gen nuclear ATP8 Machos |
| SickMouse with mitocondrial disease Females | SickMouse con enfermedad mitocondrial Hembras |
| CuredMouse ♀ and ♂ 5 Test that mouse is healthy | CuredMouse (Ratón Curado) ♀ y ♂ 5 Prueba para determinar si el ratón es sano |
Al final, los ratones serán evaluados con relación al rescate fenotípico, como a través de análisis de comportamiento, fisiológico y de defectos bioquímicos. El éxito aquí prepara el terreno para terapias genéticas exitosas en humanos.
PRESUPUESTO
Una gran parte del costo estará en la generación del nuevo modelo MitoMouse. Para eso haremos una subcontratación (Applied Stem Cells, Milpitas, California) ya que se trata de una técnica muy especializada que no tenemos internamente, y que, además, no necesitaremos en el futuro. Significativos gastos futuros se referirán a mantener colonias suficientemente grandes (tanto de MitoMouse como de SickMouse) para evaluar funciones de comportamiento y fisiológicas. Haremos una colaboración con el Buck Institute (Prof. Martin Brand y Dra. Birgit Schilling), una institución de liderazgo mundial, que tiene capacidades específicas en zootecnia hecha de forma humanitaria con relación a estudios relativos al envejecimiento con ratones. Costos adicionales se referirán a reactivos especiales necesarios para medir el consumo de oxígeno usando el analizador Seahorse además del uso de espectroscopía de masas para la proteómica.
| English | Spanish |
| Subcontrated to ASC | Subcontratación de ASC |
| Crossing to Create MitoMouse | Proceso de creación del MitoMouse |
| Breeding | Reproducción de los animales |
| Personnel Costs | Costos con personal |
| Chemicals | Sustancias químicas |
METAS
US$ 50.000 – Meta Inicial
Escalón 1: Crear el “MitoMouse”
Crearemos un plásmido para el gen ATP8 optimizado para ser expresado a partir del núcleo en vez de a partir de la mitocondria. Este plásmido será entonces inyectado en embriones de los ratones “Máximamente Modificables” durante la fase de blastocisto. Estos embriones serán trasplantados a madres sustitutas para generar ratones “fundadores” con el gen transgénico. Ellos tendrán su genotipo determinado para validar esta ingeniería genética y confirmar la integración nuclear del gen alotópico.
Duración estimada del estudio: ~6 meses.
Escalón 2: Estudiar los descendientes de SickMice y MitoMice
Un grupo de “SickMice” (hembras) será cruzado con “MitoMice” (machos); con la intención de que sean generados por lo menos 10 descendientes. Estos descendientes serán entonces validados a nivel genómico (homocigoto/heterocigoto con relación al gen alotópico y homoplasmia/heteroplasmia para su carga de mutaciones en el mtADN), a nivel proteínico (Western blot) y bioquímico (análisis del consumo de oxígeno usando el Analizador Seahorse XF y pruebas funcionales de las mitocondrias).
Duración estimada del estudio: ~12 meses.
US$ 65.000 – Meta Expandida 1
Escalón 3: Prueba Fisiológica de los Ratones Descendientes
La disfunción mitocondrial de los SickMice causa fragilidad y cambios de comportamiento observables. Si esta meta expandida fuese alcanzada, sería posible investigar si estas características son mejoradas y/o sufren cambio en los descendientes vivos:
- Marcadores de comportamiento relativos al envejecimiento (análisis de campo abierto y de locomoción)
- Carrera de resistencia – función muscular
- Recuperación del fenotipo de la diabetes tipo II
Duración estimada del estudio: ~2 meses adicionales.
US$ 75.000 – Meta Expandida 2
Escalón 4: Análisis de Fertilidad
Esta meta expandida nos permitiría mantener una colonia de MitoMice y descendientes para pruebas futuras y para compartir con otros grupos de investigación. Una de las características que más se notó en los SickMice es su fertilidad alterada y la potencial recuperación de la fertilidad puede ser investigada de forma conclusiva en este contexto.
Duración estimada del estudio: ~4 meses adicionales.
EQUIPO
Jefa de Proyecto y Jefa del Grupo MitoSENS
La Dra. Amutha Boominathan es la Jefa de Grupo del proyecto MitoSENS en la SENS Research Foundation en Mountain View, California. Ella tiene más de 18 años de experiencia postdoctoral en biogénesis mitocondrial y lidera un equipo de investigadores altamente motivados en la SENS Research Foundation para desarrollar y avanzar en las tecnologías para funcionalmente trasladar los genes del mtADN al núcleo. Ella tiene un aprecio pasional por la investigación biomédica y le gustaría usar su capacidad y experiencia para encontrar curas para enfermedades relativas al envejecimiento. La Dra. Boominathan recibió su PhD en Bioquímica en el Laboratorio Químico Nacional en India en 1998.
Colaboradora de Investigación
Caitlin recibió su licenciatura en Biología Molecular de la Universidad Estatal de San Jose en 2016 con especialización en química y negocios. Durante su carrera de licenciatura ella realizó investigaciones sobre las relaciones de regulación entre coactivadores transcripcionais y factores de transcripción comunes a los procesos de desarrollo celular y oncogénico. Caitlin es especialmente interesada en medicina personalizada y terapias moleculares dirigidas, y se unió a los cientistas de la SRF con la meta de desarrollar mejorías en la salud humana. Como parte del equipo MitoSENS, su trabajo incluye la expresión alotópica de genes mitocondriales para restaurar el funcionamiento normal de la cadena respiratoria.
Colaboradora de Investigación
Bhavna Dixit recibió su maestría en Biotecnología de la Universidad Amity en India en 2012. Como Académica Investigadora en el Centro Nacional de Investigación en Biotecnología de Plantas, en India, ella trabajó con el silenciamiento de genes y análisis transcripcional de patogenicidad de genes en el hongo de la roya del trigo. Ella se mudó a California en 2015 y completó el Programa de Certificación Profesional en Biotecnología en marzo de 2016 de UCSC Extension en el Valle del Silicio. Después de trabajar en SRF como voluntaria por 6 meses, ella se volvió investigadora del grupo MitoSENS y está trabajando con expresión alotópica de genes mitocondriales.
COLABORADORES
LongeCity
Liderado por el equipo MitoSENS en colaboración con el Instituto Buck, este proyecto recibe apoyo especial de LongeCity.org. Longecity declara:
“Desde nuestra fundación en 2003 como una pequeña comunidad sin fines de lucro estamos muy animados por ver el surgimiento del abordaje SENS y la Fundación liderando la lucha contra la plaga de la muerte involuntaria. El abordaje MitoSENS siempre estuvo entre las ideas más ambiciosas y, por lo tanto, siempre tuvo una necesidad especial de financiamiento de la comunidad.
Para apoyar este esfuerzo, la comunidad LongeCity está haciendo una alianza con el equipo de SENS y de Lifespan.io para ofrecer fondos adicionales para apoyar esta campaña:
- Igualando las donaciones de hasta US$ 1.000 de cualquier miembro del Immortality Institute
- LongeCity también ofrecerá igualar adicionalmente donaciones como se describe aquí: https://www.longecity.org/mitomouse
Los montos adicionales igualados por LongeCity serán contabilizados al final de la campaña. El apoyo en cada caso está bajo completa decisión de LongeCity y sujeto a los fondos restantes de nuestro presupuesto comunitario.
Buck Institute
“Tenemos herramientas poderosas para reparar errores en genes nucleares, pero casi ninguna para genes mitocondriales. El nuevo abordaje de expresar genes mitocondriales reparados a partir del núcleo tiene un enorme potencial para combatir enfermedades del envejecimiento en humanos, y estoy animado por poder colaborar con cientistas de SENS para comprobar el concepto de intentar curar ratones que tienen mutaciones mitocondriales.” – Prof. Martin Brand
“Combinar la capacidad de los investigadores del Buck Institute con la de Cientistas de Investigación de la SENS proporcionará un equipo de investigación único para lidiar con estas difíciles iniciativas científicas”. – Dra. Birgit Schilling
RECOMPENSAS
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Gracias por su apoyo
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Conozca al equipo MitoSENS en el laboratorio + almuerzo
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Cena con el Dr. Aubrey de Grey y la Dra. Amutha Boominathan y tur
personal en el laboratorio de la SENS Research Foundation
* no está incluido el viaje
Cena con Aubrey de Grey y tur en la SENS
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