Explorar el embrión del ratón con el "mouse"
Ramón Muñoz-Chápuli
Durante el desarrollo de los seres vivos, los genes se expresan de forma
compleja, generando patrones dinámicos de expresión y una
red de interrelaciones cuya comprensión es fundamental para entender
una cuestión central de la Biología moderna: ¿Cómo
se forma un organismo?
Las modernas bases de datos bibliográficas permiten acceder
a la información disponible sobre la expresión de cada uno
de los genes implicados en el desarrollo. El problema es más complicado
cuando lo que nos interesa son cuestiones más complejas, como por
ejemplo, ¿qué genes se expresan en el rombencéfalo
de ratones a los nueve días post-coitum? O esta otra, ¿en
qué órganos se ha ensayado y no se ha detectado la
expresión de Pax-2? La tarea de búsqueda bibliográfica
y filtrado de los resúmenes puede hacerse tediosa, y quizá
imposible en algunos casos. Por ello, resulta del máximo interés
para todos los interesados en la Biología del Desarrollo los dos
proyectos que de forma paralela se están desarrollando en el Laboratorio
Jackson de Estados Unidos y en la Universidad de Edimburgo, y que son elobjeto
de nuestro artículo.
El proyecto GXD (por Gene eXpression Database), centralizado en el
Laboratorio Jackson, forma parte de un proyecto más ambicioso, el
MGI (Mouse Genomics Informatics). El Laboratorio Jackson fue fundado en
1929 con el objeto de producir cepas consanguíneas de ratón,
genéticamente homogéneas. La producción de ratones
estaba dirigida para la investigación del cáncer, en un principio,
aunque luego se amplió la producción para todo tipo de investigaciones
biológicas y médicas. A lo largo de su historia el laboratorio
ha proporcionado millones de ratones a instituciones de todo el mundo,
y actualmente está embarcado en ambiciosos proyectos bioinformáticos.
El GXD es una amplia base de datos de expresión génica en
embriones de ratón, que puede accederse libremente a través
de Internet (http://www.informatics.jax.org/gxd.html).
Puede obtenerse la información clasificada por genes (nombres corrientes
o símbolos oficiales), etapas del desarrollo (de acuerdo con la
cronología de Theiler), posición en el mapa genético,
estructura anatómica, o tipo de ensayo (hibridación in
situ, inmunocitoquímica, Western o Northern blot, etc.), entre
otras posibilidades. De esta forma podemos conocer, por ejemplo, qué
genes situados a una distancia determinada de un locus (en centimorgans)
se expresan en un tejido u órgano concreto. O qué tirosín-quinasas
se expresan en el colon embrionario. O qué genes han sido analizados
en cuanto a su expresión en el miocardio, dando resultados negativos.
La información que proporciona la base de datos incluye las
referencias bibliográficas (con el resumen del artículo obtenido
vía MEDLINE), el tipo de sonda o anticuerpo usado, la técnica
de visualización de la sonda o detección del anticuerpo,
y otros datos técnicos. En cuanto a la estructura anatómica,
se ha utilizado un atractivo sistema consistente en un diccionario anatómico
organizado jerárquicamente. La idea es que cada estructura conste
de subestructuras y se agrupe en estructuras de rango superior. De este
modo, si seleccionamos "brain" (cerebro), recuperaremos toda la información
de expresión en todas la subestructuras cerebrales tales como prosencéfalo,
hipotálamo o techo óptico, algo que no sería posible
en una búsqueda bibliográfica convencional.
El proyecto de la Universidad de Edimburgo y la Unidad de Genética
Humana del Consejo de Investigación Médica del Reino Unido,
consta de dos subproyectos denominados GGED (mouse Graphical Gene-Expression
Database) y DMDA (Database of Mouse Developmental Anatomy), que fueron
presentados en sociedad hace cinco años [Baldock et al., Science,
265:2033-2034 (1994)]. Ambos se complementan perfectamente con el
GXD, proporcionando un soporte gráfico a sus datos. El objetivo
consiste en ofrecer al usuario no sólo una información escrita
acerca de los patrones de expresión génica en el embrión
de ratón, sino también unas imágenes que permitan
ver dichos patrones. Para ello, el equipo del proyecto GGED-DMDA (http://genex.hgu.mrc.ac.uk)
está procediendo a la digitalización de secciones finas de
embriones de ratón a lo largo de todo el desarrollo, con objeto
de construir atlas digitales tridimensionales. Un programa informático
relaciona los perfiles de las estructuras seccionadas con el diccionario
anatómico del que antes hablamos y con los datos de GXD, proporcionados
por el Laboratorio Jackson. De esta forma, relacionando los datos contenidos
en los tres sistemas (patrones de expresión, diccionario anatómico
e imágenes digitalizadas), será posible obtener una imagen
bi o tridimensional que incluya, en diferentes colores, los dominios de
expresión de los genes que nos interesen, y todo ello a lo largo
del desarrollo. Por supuesto, toda esta información podrá
obtenerse a través de Internet. El "mouse" del ordenador se convierte
así, y de ahí nuestro título, en herramienta de exploración
del ratón en desarrollo.
Como es fácil imaginar, las posibilidades de estos sistemas,
una vez que se hayan completado los proyectos, son extraordinarias, no
sólo para la investigación, sino también, y esto es
muy importante, para la enseñanza de la Biología del Desarrollo.
Ramón Muñoz-Chápuli es Catedrático de
Biología Animal