La revolución de la epigenética: ¡CoRSIVs ahora en ganado!

Un estudio publicado en Genome Biology abre nuevas posibilidades para mejorar la eficiencia de la producción en la industria ganadera y, potencialmente, en la agricultura animal en general. Un equipo de investigadores del Baylor College of Medicine, la Universidad de Cornell y el USDA descubrió que, al igual que los humanos, el ganado tiene CoRSIV. Los CoRSIV son regiones del genoma que portan marcadores químicos en el ADN que proporcionan información que puede permitir a los ganaderos predecir y seleccionar características deseables del ganado, como la producción de leche, la fertilidad femenina y la resistencia a las enfermedades.

“La mayoría de las personas saben que cada persona tiene un conjunto único de genes o genoma, pero se conoce menos que la expresión de esos genes está regulada por un sistema de marcas moleculares en el ADN –epigenética– que le dice a diferentes células del cuerpo qué genes activar o desactivar”, dijo el coautor correspondiente Dr. Robert A. Waterland, profesor de pediatría – nutrición en el USDA/ARS Children’s Nutrition Research Center de Baylor. “Nos centramos en la metilación del ADN: la adición de grupos metilo, la marca epigenética más estable. Las diferencias de metilación del ADN entre las personas pueden afectar su riesgo de enfermedad”.

En 2019, Waterland y sus colegas descubrieron que el genoma humano contiene regiones especiales llamadas CoRSIV: regiones correlacionadas de variación interindividual sistémica. En los CoRSIV, los niveles de metilación del ADN difieren entre las personas, pero son consistentes en los diferentes tejidos dentro de cada persona. Esto significa que la metilación de los CoRSIV se puede medir en tejidos fácilmente accesibles, como la sangre, proporcionando información sobre la regulación epigenética en órganos internos como el cerebro, los ovarios o el hígado.

Su trabajo anterior informó de casi 10.000 CoRSIV en el genoma humano y propuso que el estudio de estas nuevas regiones es una forma poderosa de descubrir las causas epigenéticas de la enfermedad. De hecho, los CoRSIV ya se han asociado con diversos resultados de salud incluidos el cáncer, la función tiroidea, la cognición, la diabetes tipo 2, el paladar hendido, la esquizofrenia, la obesidad infantil y el trastorno del espectro autista.

En el estudio actual, los investigadores investigaron si el ganado también tiene CoRSIV. El equipo analizó datos de secuenciación de la metilación del ADN del genoma completo en múltiples tejidos de cada una de las dos vacas Holstein. “El algoritmo que desarrollamos indicó que el ganado sí tiene CoRSIV”, dijo el primer autor Wen-Jou Chang, analista de bioinformática en el laboratorio Waterland. “Aún más emocionante, demostramos que los CoRSIV del ganado comparten características principales con los de los humanos, lo que sugiere que los CoRSIV probablemente estén presentes en otros mamíferos. La carrera está en marcha para encontrarlos en otras especies, como caballos y cerdos”.

“Validamos nuestros hallazgos computacionales mediante análisis de laboratorio de tejidos de hígado, riñón, cerebro y sangre de 20 terneros Holstein diferentes para confirmar algunos de los CoRSIV que identificó Wen-Jou”, dijo Waterland, miembro del Centro Integral del Cáncer Dan L Duncan en Baylor. “Esta validación independiente agregó gran fuerza al estudio”.

La coautora correspondiente Dra. Yi Athena Ren, profesora asistente en el Departamento de Ciencias Animales de la Universidad de Cornell, dijo: “En las últimas décadas, la agricultura ganadera se ha centrado en la selección genética para lograr avances sustanciales en la producción de leche. Los CoRSIV pueden ofrecer un nuevo enfoque para mejorar la selección de rasgos que son deseables para la industria ganadera de una manera sostenible que reduce los costos y los impactos ambientales”.

“Los CoRSIV del ganado, como los de las personas, se establecen temprano en la vida y son estables en la vida del individuo”, dijo Waterland. “En el ganado recién nacido, los patrones de metilación en subconjuntos de CoRSIV pueden ser capaces de predecir el rendimiento futuro. Pueden estar asociados con rasgos deseables específicos, como la producción abundante de leche, la alta fertilidad femenina, la resistencia a las enfermedades o incluso la tolerancia al calor, lo que ayuda a seleccionar terneros individuales con rasgos que conducirán a una mayor productividad”.

Los investigadores demostraron que, también como en los humanos, el establecimiento de la metilación del ADN en los CoRSIV del ganado está influenciado por el entorno del embrión temprano. “Esto sugiere que ajustar las condiciones de cultivo de embriones durante la reproducción asistida puede brindar oportunidades para adaptar los resultados agrícolas mediante la ingeniería epigenética”, dijo Ren. “Además de ayudar con la selección de rasgos deseables, los CoRSIV pueden ayudar a comprender los procesos de la enfermedad y la variación individual en el ganado. Y, si, como esperamos, los CoRSIV son una característica general del genoma de los mamíferos, esas oportunidades agrícolas no se limitan al ganado”.

Otros colaboradores de este trabajo incluyen a Maria S. Baker, Eleonora Laritsky, Chathura J. Gunasekara, Uditha Maduranga, Justine C. Galliou, Joseph W. McFadden, Jessica R. Waltemyer, Bruce Berggren-Thomas, Brianna N. Tate, Hanxue Zhang, Benjamin D. Rosen, Curtis P. Van Tassell, George E. Liu y Cristian Coarfa. Los autores están afiliados al Baylor College of Medicine, la Universidad de Cornell o el Servicio de Investigación Agrícola – USDA.

La financiación para este proyecto fue proporcionada por NIH/NIDDK (1R01DK125562), el USDA/ARS (CRIS 3092-5-001-059), y fondos de inicio y un premio de investigación Schwartz de la Universidad de Cornell.

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