Linaje materno: DNA mitocondrial
Ángela Roco
Nuestro material genético, más conocido como ADN (siglas del ácido desoxirribonucleico) o DNA por sus siglas en inglés proviene en porcentajes iguales de nuestra madre y de nuestro padre. Este ADN está en el núcleo de nuestras células, codifica unos 20.000 genes y representa el 98,8 % del total de nuestro ADN. ¿Y el otro 0,2 % donde está y de dónde proviene?
MITOCONDRIAS
Las mitocondrias son organelos que se encuentran en el citoplasma de las células y su función es producir energía a través de la respiración celular. Esta energía en forma de adenositrifosfato (ATP de sus siglas en inglés) permite el funcionamiento celular y, por lo tanto, de nuestro organismo.
La cantidad de mitocondrias presentes en cada célula varían en número desde unas pocas decenas hasta muchos miles, dependiendo de la cantidad de energía que necesitemos. Por ejemplo, las células del músculo estriado que permiten salir corriendo frente a algún peligro tienen una gran cantidad de estos organelos. Otro tipo de célula que tiene gran cantidad de mitocondrias son los espermatozoides que necesitan mucha energía para alcanzar al óvulo en las trompas de Falopio.
ADN MITOCONDRIAL
El ADN mitocondrial (ADNmt) fue descubierto en 1963, por Margit M. K. Nass y Sylvan Nass utilizando microscopía electrónica y un marcador específico para ADN (1). Este ADN es pequeño y circular, tiene 16.500 pares de bases y codifica 37 genes.
El ADN mitocondrial es de exclusiva herencia materna, ya que cuando el espermatozoide fecunda al óvulo, sólo ingresa al óvulo el ADN nuclear del padre, como se muestra en el siguiente esquema.
ADN MITOCONDRIAL Y LA EVOLUCIÓN… EL DESCUBRIMIENTO DE EVA
En el año 1982, el equipo liderado por Allan Wilson de la Universidad de Berkeley en California afirmaba que la descendencia sólo será portadora del ADNmt de origen materno, por lo tanto, «cada uno está conectado por una ininterrumpida cadena de madres —ya sea hijo o hija— hacia atrás en el pasado. Nuestro objetivo consiste en reconstruir el árbol genealógico que conecta estas cadenas maternas». En definitiva, el pasado genético de cualquier persona podría rastrearse hacia atrás en el tiempo gracias al estudio comparado del ADN de sus mitocondrias. Y eso es lo que hizo exactamente este grupo conformado además por Rebecca Cann y Mark Stoneking (2,3).
Estos científicos obtuvieron ADNmt altamente purificado a partir de células extraídas de las placentas de 147 mujeres que habían dado a luz en hospitales de Estados Unidos. Los antepasados de estas madres procedían de todo el mundo (Asia, Europa, Australia, Nueva Guinea, y los afroamericanos representaban África).
Con los datos de ADNmt elaboraron un árbol genealógico que revelaba claramente el origen africano de la humanidad moderna (coincidiendo con lo que Charles Darwin había propuesto un siglo antes).
Demostraron la existencia de un antecesor común: una mujer que fue el único miembro de una población cuyo linaje de ADNmt sobrevivió hasta hoy. Cann y sus colegas infirieron que esta mujer vivió en África hace unos 200.000 años. Muy pronto fue conocida como Eva africana, Eva mitocondrial o incluso Eva negra.
El estudio fue publicado el año 1987 en la famosa revista Nature, con el título ADN mitocondrial y la evolución humana (2).
El modelo de estos investigadores, sostiene que todas las personas, no importa con qué grupo se identifiquen hoy, comparten desde hace unos 200.000 años un legado genético africano común y los humanos modernos surgieron de ese grupo ancestral (2,3).
Árbol genealógico que conecta cadenas maternas: cada uno está conectado por una ininterrumpida cadena de madres hacia atrás en el pasado (2,3).
ENFERMEDADES MITOCONDRIALES
Al igual que el ADN nuclear, el ADN mitocondrial puede presentar mutaciones las cuales provocan enfermedades graves, pero poco frecuentes. Entre ellas podemos nombrar la neuropatía óptica hereditaria de Leber que está caracterizada por pérdida de la visión central (ceguera) y atrofia (degeneración) óptica. La ceguera afecta ambos ojos (4).
Otro ejemplo es el síndrome de Leigh que es una condición neurológica degenerativa hereditaria, los primeros síntomas son la falta de succión en los bebés y la pérdida de control de la cabeza y de los movimientos voluntarios. Estos síntomas pueden ser acompañados con pérdida de apetito, vómitos, irritabilidad, llanto continuo y convulsiones; y a medida que el bebé crece, la enfermedad progresa (5).
TRATAMIENTO DE DONACIÓN MITOCONDRIAL
En Reino Unido uno de cada 6.000 bebés se ve afectado por trastornos mitocondriales. En 2015, este país se convirtió en el primero en aprobar el uso de la donación mitocondrial (MDT de sus siglas en inglés). Este novedoso tratamiento es una modificación de la fertilización in vitro (técnica implementada en 1978), cuyo objetivo es prevenir la transmisión de la enfermedad del ADNmt y, que, en última instancia, brinda más opciones reproductivas a las mujeres en riesgo de tener una descendencia gravemente enferma (6, 7).
El cambio de política en Reino Unido fue un gran avance que superó muchos desafíos científicos, legislativos y clínicos. Se creó la Autoridad de Embriología y Fertilización Humana del Reino Unido (HFEA, por sus siglas en inglés) que depende del Servicio Nacional de Salud (National Health Service-NHS), cuya función es entregar consejos y opciones reproductivas a familias con mutaciones patológicas en su ADMmt. En la actualidad realiza un estudio de seguimiento para analizar el resultado a los 18 meses de los niños nacidos después de la donación mitocondrial.
La HFEA facilita la aprobación del procedimiento caso por caso, hasta lo que sabemos ha autorizado al menos 30 tratamientos. Los médicos del Centro de Fertilidad de Newcastle no han publicado los detalles de los nacimientos de su programa MDT, por temor a comprometer la confidencialidad del paciente. Sin embargo, el periódico The Guardian se enteró de este procedimiento a partir de una solicitud en virtud de las leyes sobre libertad de información y esta noticia fue ampliamente difundida en todo el mundo en mayo de 2023 (8).
EN QUÉ CONSISTE EL TRATAMIENTO
La técnica, conocida como tratamiento de donación mitocondrial, utiliza tejido de los óvulos de mujeres donantes sanas para crear embriones por fecundación in vitro (FIV) libres de las mutaciones dañinas que portan sus madres. Para ello se extrae el núcleo del óvulo de la madre, en paralelo se extrae el núcleo del óvulo de la donante (se elimina), luego se introduce el núcleo de la madre en el óvulo de la donante (quedando el citoplasma con las mitocondrias de la donante) y se realiza la fecundación con el espermio del padre. El embrión obtenido es implantado en el útero de la madre. Por lo tanto, el embrión combina el esperma y el óvulo de los padres biológicos con mitocondrias del óvulo de la donante, el bebé resultante tiene ADN de la madre y el padre, además de una pequeña cantidad de material genético (alrededor de 37 genes) de la donante (6,7,8), esto se esquematiza en la siguiente figura.
REFERENCIAS
1. Nass, M.M. & Nass, S. (1963) Intramitochondrial Fibers with DNA characteristics. J. Cell. Biol. Bd. 19, S. 593–629.
2. Cann, R., Stoneking, M. & Wilson, A. Mitochondrial DNA and human evolution. Nature 325, 31–36 (1987). https://doi.org/10.1038/325031a0
4. https://rarediseases.info.nih.gov/espanol/13052/deficiencia-de-lchad
5. https://rarediseases.info.nih.gov/espanol/12945/sindrome-de-leigh
6. craven L, Murphy JL, Turnbull DM. Mitochondrial donation – hope for families with mitochondrial DNA disease. Emerg Top Life Sci. 2020 Sep 8;4(2):151-154. doi: 10.1042/ETLS20190196. PMID: 32573698.
7. Saxena N, Taneja N, Shome P, Mani S. Mitochondrial Donation: A Boon or Curse for the Treatment of Incurable Mitochondrial Diseases. J Hum Reprod Sci. 2018 Jan-Mar;11(1):3-9. doi: 10.4103/jhrs.JHRS_54_17. PMID: 29681709; PMCID: PMC5892101.
8. https://www.elmundo.es/ciencia-y-salud/salud/2023/05/10/645b4b00e4d4d8fd0f8b459f.html