La investigación se ha centrado en los cambios en la epigenética, la arquitectura del genoma, la accesibilidad y la expresión de los genes y ha revelado cómo las células pueden tomar decisiones rápidas sobre su destino en los primeros estadios del desarrollo.
Di Croce ha explicado que el estudio se ha centrado en un conjunto de genes que se conocen como promotores bivalentes, una especie de "interruptores" genéticos bidireccionales que están preparados tanto para encenderse en los primeros estadios del desarrollo y favorecer rápidamente altos niveles de actividad en los genes, como para apagarse y silenciar por completo los genes.
"Estos genes juegan un papel esencial en el desarrollo embrionario, cuando las células deben tomar decisiones sobre su destino en muy poco tiempo, por lo que estos interruptores especiales les permiten cambiar rápidamente hacia el patrón de actividad más les convenga", ha detallado.
Este mecanismo de interruptores genéticos de dos direcciones es un sistema de control de precisión que permite que las células puedan activar o inhibir los genes rápidamente durante el desarrollo, pero también puede tener implicaciones en cáncer.
Trabajos previos habían demostrado que hay diferentes tipos de etiquetas químicas opuestas (denominadas modificaciones de las histonas), que se encuentran en estos interruptores de dos direcciones. Mientras un tipo de etiquetas estarían asociadas con la activación de los genes, las otras lo estarían con la inhibición.
Para conocer a fondo la relación entre estos dos tipos de modificaciones de las histonas en los "interruptores", la investigadora postdoctoral Glòria Mas, primera autora del trabajo y miembro del equipo de Di Croce en el CRG, ha estudiado cultivos de células madre embrionarias de ratón en el laboratorio.
Los investigadores usaron técnicas de ingeniería genética para dejar sólo las etiquetas inhibidoras y observaron que estas células modificadas no eran capaces de crecer y convertirse en embriones y que muchos genes importantes para el desarrollo no se encontraban activados, aunque deberían estarlo. "Encontramos que cambiar el equilibrio de las modificaciones de las histonas en estos promotores tenía efectos graves en la actividad de estos genes vitales", ha destacado Di Croce.
Los investigadores también vieron que los genes bivalentes se habían reubicado hacia regiones que normalmente se relacionan con genes inactivos. "Los genes que deberían encontrarse activos, en realidad habían sido empaquetados en áreas que contienen genes silenciados que normalmente no son necesarios en estas células. Sería el equivalente genético a guardar en un trastero todas aquellas cosas que ya no necesitarás más", ha puesto como ejemplo Martí-Renom.
El descubrimiento no sólo arrojan nueva luz sobre los principales estadios del desarrollo cuando las células tienen que tomar muchas decisiones de forma rápida con el fin de construir un embrión, sino que "también nos permiten comprender qué puede haber ido mal cuando el desarrollo no funciona adecuadamente o en aquellas enfermedades que implican una alteración en la actividad de los genes, como el cáncer", han resaltado los científicos.
Asimismo, creen que sus resultados podrían ayudar a desarrollar nuevas terapias para el cáncer, que podrían ir dirigidas hacia las células en los primeros estadios del desarrollo de la enfermedad.