La relación entre el ser humano y el perro ha sido tan estrecha a lo largo de la prehistoria y la historía que el epigenoma de ambos tiene una cercana relación y grandes similitudes, señala el primer desciframiento del epigenoma canino llevado a cabo por un equipo de científicos de la Universidad Nacional de Seúl, Corea del Sur, encabezados por Je-Yoel Cho.
Este primer mapa epigenético, permitirá comprender mejor cómo los factores ambientales influyen en la expresión de los genes de los perros y también de los humanos.
La epigenética estudia el impacto del medio ambiente, los hábitos, la dieta, el estilo de vida y la exposición a agentes infecciosos al causar cambios en la forma en que funcionan, se activan o inactivan los genes, y estos cambios pueden ser reversibles sin alterar la secuencia del ADN.
Con el proyecto EpiC Dog (catálogo de epigenomas del perro), cuyos resultados fueron publicados en la revista Science Advances, los investigadores encontraron características funcionales conservadas y dinámicas compartidas entre diferentes tejidos y especies. Por ello, este mapa proporciona un medio para llevar a cabo estudios comparativos entre los perros y otras especies, incluida la humana.
Para construir este mapa de referencia de alta calidad del Canis familiaris los investigadores se centraron en una raza: el beagle. Examinaron 11 tejidos importantes: el cerebro (cerebro y cerebelo), la glándula mamaria, pulmón, hígado, estómago, bazo, páncreas, riñón, colon y ovario.
Luego usaron los datos genéticos recolectados para crear una anotación genómica funcional, es decir, analizaron las funciones e interacciones de los genes y sus secuencias específicas del ADN, ARN o proteínas con la información descriptiva de la estructura o la función que tienen en el organismo del perro.
Para construir este mapa de referencia de alta calidad del Canis familiaris los investigadores se centraron en una raza: el beagle. Examinaron 11 tejidos importantes: el cerebro (cerebro y cerebelo), la glándula mamaria, pulmón, hígado, estómago, bazo, páncreas, riñón, colon y ovario.
Por su reloj biológico mucho más acelerado y su vida más corta –en comparación con la humana–, los perros pueden actuar como vigías epigenéticos ya que responden más rápidamente a los factores de riesgo ambientales y pueden alertar a los humanos de peligros potenciales.
Pueden servir como centinelas, reaccionando rápidamente a los factores de riesgo ambientales y alertando a los humanos de los peligros potenciales. Así, el epigenoma canino puede ofrece valiosas perspectivas. Una comprensión integral tanto del genoma como del epigenoma del perro tiene una importancia primordial para el avance de las ciencias biomédicas, lo que beneficia tanto a los animales como a los humanos.
Sin embargo, se carecía de un epigenoma de referencia de los perros, lo que dejaba una brecha en el conocimiento para comprender los factores ambientales que afectan su salud y bienestar, a pesar de nuestra larga relación –de entre 40 mil y 140 mil años–, los grandes avances en la tecnología genética, y de que compartimos el medio ambiente, estilo de vida y dieta.
“Este trabajo representa un hito para la investigación básica en el campo de la medicina veterinaria”, dijo Je-Yoel Cho, de la Facultad de Medicina Veterinaria y el Centro de Investigación de Enfermedades de Medicina Comparada (CDRC), de la Universidad Nacional de Seúl.
La relación simbiótica entre canes y humanos se remonta a entre 40 mil y 140 mil años.
A través de la generación y el análisis de diversos datos epigenómicos, el equipo de Je-Yoel Cho construyó la primera anotación funcional integral del genoma del perro. “Permite a los investigadores desentrañar el impacto de las modificaciones epigenéticas en la expresión génica y abre nuevas vías para investigar los mecanismos subyacentes de enfermedades complejas, avanzar en el diagnóstico veterinario, así como la terapia y los enfoques de medicina personalizada para perros”, señala.
Ahora se puede analizar el código regulador que rige la actividad del genoma, lo que ofrece nuevos conocimientos sobre sus funciones biológicas, como la especificidad de algunos genes en diferentes células y tejidos; la desregulación de la actividad de los genes debido a factores ambientales; y la participación de factores genéticos en la aparición de algunas enfermedades.
El genoma del perro es muy parecido en tamaño al del ser humano: 2o mil genes y 3 mil millones de pares de bases; de hecho, humanos y perros comparten el 73% de los genes de sus genomas.
Genes, epigenomas y enfermedades
En 2005 se descifró el primer borrador del genoma canino y con él se supo que poseen alrededor de 20 mil genes en 78 cromosomas, con 3 mil millones de pares de bases; mientras que los humanos cuentan con 20 mil genes, en 46 cromosomas y 3 mil 500 millones de pares de bases.
Un genoma muy parecido en tamaño al del ser humano, de hecho, humanos y perros comparten el 73% de los genes de sus genomas.
Pero a diferencia del genoma, que sigue siendo estable ante las influencias ambientales, el epigenoma proporciona información valiosa sobre el impacto de estos factores. Por ejemplo, los estudios sobre gemelos, que poseen genomas idénticos pero llevan estilos de vida distintos, han descubierto diferencias notables en sus perfiles epigenéticos, destacando su papel en el reflejo de las influencias ambientales.
Al profundizar en el epigenoma canino, los científicos pueden desentrañar la intrincada relación entre los factores ambientales y la regulación genética, arrojando luz sobre cómo los perros responden y se adaptan a su entorno.
Un contexto en el que han establecido una relación simbiótica con los humanos caracterizada por la manipulación genética, en el que el ser humano ha creado alrededor de 450 razas de perros a partir de los perros ancestrales, descendientes del lobo.
De ellas, 193 razas están registradas por el American Kennel Club (akc.org/dog-breeds/) y 356 son reconocidas internacionalmente por la Organización Canina Mundial (Fédération Cynologique Internationale fci.be/nomenclature/).
Los científicos encontraron que el epigenoma del perro y de los humanos esta muy relacionado, por ejemplo, se encontró que compartimos 18 puntos críticos de mutación genética que probablemente podrían ser la causa del cáncer canino.
“Las características distintivas de más de 450 razas de perros reconocidas a nivel mundial representan una mezcla de genética heredada que exhibe una heterogeneidad entre razas muy diversa mientras mantiene una homogeneidad intrarracial fija”, afirman los científicos en el artículo (leer en: DOI: 10.1126/sciadv.ade3399).
Asimismo, estas variaciones resultantes demuestran ser útiles en nuestra comprensión de la base biológica de los rasgos raciales complejos, los trastornos hereditarios y las predisposiciones genéticas a enfermedades como el cáncer. “Por lo tanto, es necesaria una anotación cuidadosa y extensa del genoma del perro y sus características para aumentar el impacto de dicho conocimiento en el avance de la ciencia biomédica, importante tanto para los animales como para los humanos”.
La notable diversidad de razas desarrolladas en un lapso relativamente corto de tiempo, ofrece información valiosa sobre rasgos morfológicos como, por ejemplo, el hecho de que los perros cuentan con alrededor de 350 mutaciones relacionadas con algunas enfermedades como el cáncer y con deficiencias fisiológicas; asimismo, se han identificado alrededor de 91 millones de variaciones genéticas entre todas las razas.
La relación simbiótica con los humanos se caracteriza por la manipulación genética, de la que han surgido alrededor de 450 razas a partir de los perros ancestrales, descendientes del lobo.
Curiosamente, de acuerdo con los hallazgos, los cánceres caninos de origen natural poseen notables similitudes con sus homólogos humanos. El estudio encontró que compartimos 18 puntos críticos de mutación genética que probablemente podrían ser la causa del cáncer canino.
“Este innovador mapa del epigenoma se puede utilizar ampliamente para estudiar diferentes razas de perros, profundizar en los mecanismos del cáncer y las enfermedades, realizar investigaciones comparativas entre especies y contribuir significativamente a los avances en las ciencias de la vida humana”, dice Je-Yoel Cho.
Los científicos compararon el epigenoma del perro con los epigenomas humanos y del ratón y descubrieron que el epigenoma del perro y el humano estan más relacionados que con el del ratón, lo que sugiere similitudes en la forma en que se regulan los genes con implicaciones para la salud y las enfermedades humanas.
A pesar de esta estrecha asociación han existido pocas investigaciones sobre cómo ambas especies se ven influenciados por ese entorno compartido, por ello, a decir del científico coreano, este avance permite a los investigadores desentrañar el impacto de las modificaciones epigenéticas en la expresión génica y abre nuevas vías para investigar los mecanismos subyacentes de enfermedades complejas, avanzar en el diagnóstico veterinario, la terapia y los enfoques de medicina personalizada para perros.
Anteriormente se consideraba que los productos químicos nocivos, el estrés y otras influencias pueden alterar permanentemente qué genes se activan sin cambiar los códigos de los genes, pero estudios recientes han observado que algunos de estos cambios epigenéticos sí se transmiten a la descendencia y pueden causar enfermedades en las siguientes generaciones.
Esto quiere decir que algunas de las acciones de los genes pueden ser reguladas por factores epigenéticos, como las sustancias químicas que se unen al ADN y las proteínas en los cromosomas y que codifican información independientemente de la secuencia del ADN. La mayoría de las marcas epigenéticas se restablecen poco después de la concepción.
Asimismo, los contaminantes, el estrés, la dieta y otros factores ambientales pueden causar cambios persistentes en la combinación de marcas epigenéticas en los cromosomas y, de esa manera, pueden alterar el comportamiento de las células y los tejidos, de ahí que esta investigación cobre aún más relevancia.
