Muchos de los modelos de ratón usados en laboratorio muestran inconsistencias entre sus nombres y su composición genética, según un análisis

¿El artículo es de buena calidad?   

“El artículo es sólido, tremendamente oportuno y con un gran impacto práctico real. La investigación biomédica ha dado siempre por hecho que los ratones de laboratorio son genéticamente lo que indica la etiqueta. Sin embargo, este trabajo pone de manifiesto, por primera vez, que en muchos casos el fondo genético real del animal difiere completamente de la información proporcionada por el laboratorio de origen. Esto afecta no solo a su respuesta frente a una enfermedad o a un fármaco, sino también a las conclusiones de una investigación. 

La publicación no es radicalmente innovadora, pero pone cifras a un problema que la comunidad científica sospechaba desde hace décadas. Su aceptación en una de las revistas científicas más importantes del mundo subraya que el problema no es el modelo animal en sí, sino la falta de rigor en su uso. Es un mensaje dirigido no solo a la comunidad científica, sino también a las instituciones, en un momento en el que la presión política para reducir el uso de animales de experimentación es creciente, especialmente, en Estados Unidos”. 

¿Cómo encaja con la evidencia que ya se conocía y qué implicaciones podría tener?  

“El fondo genético de un ratón no es un detalle secundario; de hecho, es probablemente la variable experimental más importante y, al mismo tiempo, la menos controlada. Numerosos estudios han demostrado que una misma mutación genética puede producir fenotipos radicalmente distintos dependiendo del fondo genético del animal. En otras palabras, cuando dos laboratorios utilizan ‘la misma cepa’ pero con fondos genéticos diferentes, los resultados pueden ser discordantes sin una explicación aparente. 

Esto no significa únicamente que los ratones presenten errores genéticos, sino que abre la pregunta de cuántos estudios publicados podrían estar afectados por este problema y cuánto tiempo y dinero se ha perdido por ello. Esta investigación sugiere que parte de la respuesta puede encontrarse en algo tan básico como no saber exactamente qué ratón se está utilizando. 

Por otro lado, el artículo aporta una solución ya implementada: un sistema de control de calidad genética diseñado para ser interpretable incluso por personal no experto. Se trata de MiniMUGA, un producto comercial ya disponible, con datos de referencia públicos y una documentación suficientemente detallada como para permitir su reproducción por terceros”. 

¿Hay limitaciones importantes que haya que tener en cuenta?   

“Entre las principales limitaciones del estudio se encuentra que el análisis de cepas de ratón se basa en un banco de Estados Unidos, por lo que no sabemos si el problema es igual de frecuente o incluso más grave en otros países. Además, el artículo no discute el coste económico que supondría realizar un ‘DNI genético’ de cada ratón ni responde a la pregunta de si todos los laboratorios del mundo podrían asumir ese gasto adicional. De hecho, el sistema MiniMUGA está disponible actualmente solo para cepas procedentes de proveedores de Estados Unidos y Europa, lo que podría limitar su implementación global. 

Finalmente, aunque el artículo demuestra la existencia de inconsistencias genéticas en los ratones, la relación directa entre estas y los errores experimentales se plantea de forma implícita, pero no se demuestra de manera objetiva. También se desconoce si las tasas de inconsistencia serían comparables en cepas mantenidas internamente en laboratorios académicos, que podrían presentar mejores o peores resultados dependiendo del rigor de cada grupo”. 

Es un tema interesante. En los laboratorios cruzamos y hacemos experimentos con cepas de ratones de razas puras que se han conseguido retrocruzando parentales y crías en sucesivas generaciones hasta que las dos copias de cada gen tienden a ser iguales y, por tanto, la descendencia es lo más idéntica posible. Se producen fenómenos de variación genética que generan problemas en repeticiones y réplicas experimentales en distintos laboratorios. Los autores ofrecen evidencia y análisis de que estos problemas suceden en la comunidad científica y postulan que afectan a la reproducibilidad los resultados entre laboratorios. 

Proponen homogeneizar procesos de control de calidad genética para identificar, en concreto, la identidad de la cepa de ratones en la que se realizaron los experimentos reportados en una determinada publicación. Es claramente una iniciativa que probablemente se aplique y que haga que estos tipajes genéticos de cepas de ratón se hagan sistemáticamente y se reporten junto con las publicaciones de resultados experimentales. En mi opinión, se trata de una iniciativa de interés y que en el campo de la investigación en cáncer y, en concreto, en inmunología e inmunoterapia del cáncer puede evitar problemas, pero, al mismo tiempo, va a añadir algunos costes adicionales en el precio final de la experimentación.

Los seres humanos, en general, no somos consanguíneos, no compartimos todas las mismas variantes genéticas. Sabemos que, en los seres humanos, la consanguinidad, la endogamia, el nacimiento de hijos de familiares muy relacionados (por ejemplo, hermanos) no es nada recomendable, pues predispone a la aparición de patologías al coincidir mutaciones en los mismos genes derivadas del padre y de la madre en un mismo individuo. Recordemos que nos parecemos con cualquier otro ser humano al 99,9 % de nuestro genoma, es decir, nos diferenciamos en un 0,1 %. Pero esta aparente exigua cantidad oculta un número importante de nucleótidos, de letras de nuestro genoma, nada menos que de tres a seis millones de posiciones son diferentes cuando comparamos una persona con otra. Y esto nos hace, afortunadamente, individuos singulares y diferentes en el detalle, aunque en lo sustancial compartamos la inmensa mayoría del genoma.

Con los ratones el tema es distinto. Los roedores, y los ratones en particular, no presentan los mismos problemas de consanguinidad y toleran bien la endogamia. Por ello, los investigadores nos hemos acostumbrado a usar líneas consanguíneas, estirpes de ratones que son prácticamente genéticamente idénticos entre sí, producto de muchos cruces consecutivos entre hermanos, hasta fijar y mantener un determinado genoma que esencialmente es el mismo en todos los individuos de una misma colonia. Al ser todos los individuos de la colonia animales genéticamente tan parecidos, el beneficio que se obtiene es que los experimentos tienen menor variabilidad (casi descartamos las diferencias individuales) y eso repercute en que podemos usar menos animales en los experimentos para llegar a obtener, si las hay, diferencias estadísticamente significativas en el parámetro que estemos estudiando.

El problema es que no hay una sola cepa de ratones, sino centenares de cepas consanguíneas. En cada una de ellas todos sus individuos son tremendamente similares, pero si comparamos el genoma de una cepa de ratón con el de otra, encontraremos muchas diferencias genéticas. Para complicar todavía más el asunto resulta que tenemos que tener en cuenta las mutaciones espontáneas que van apareciendo constantemente en cualquier ser vivo, también en los ratones (esto se llama deriva genética). Un grupo de ratones de una cepa determinada, si lo separamos en dos grupos para generar dos colonias diferentes en dos centros de investigación diferentes y las mantenemos cruzándolas por separado acabarán por ser ligeramente diferentes, pues acumularán mutaciones genéticas que no serán las mismas. Estas diferencias aumentarán con el tiempo que hayan permanecido separados dos grupos de ratones de la misma cepa. Así pues, dos investigadores pueden creer que están usando ratones de la misma cepa, pero si han mantenido las colonias separadas durante largo tiempo y no se han preocupado de refrescar la colonia con individuos originales del mismo proveedor, lo cierto es que los ratones serán genéticamente distintos, aunque los investigadores los nombren de la misma manera y crean (erróneamente) que son equivalentes.

Todo lo anterior afecta a las características genéticas que tiene cada ratón modelo de alguna enfermedad de interés biomédico. Para que las conclusiones que obtengan dos investigadores que usan la misma cepa de ratón para sus respectivos experimentos sean comparables también deberían serlo los animales que usen. Si, por el contrario, las colonias llevan tiempo separadas y han acumulado mutaciones diversas entonces es muy probable que las conclusiones a las que lleguen los investigadores sean diferentes, aunque crean estar usando la misma estirpe de ratones.

Un estudio que acaba de ser publicado en la revista Science por genetistas de ratón de EEUU pone de manifiesto la variabilidad genética subyacente, y frecuentemente desconocida, de los ratones que usamos los investigadores en biomedicina y cuestiona la pureza genética de muchos ratones que están archivados en repositorios de ratón (en la forma de esperma o embriones criopreservados) bajo nombres de cepa y con la presencia de determinadas construcciones genéticas que, frecuentemente, no corresponden con la realidad que queda recogida en el nombre descriptivo de esos ratones. Los investigadores han analizado el genoma de 611 individuos derivados de 341 cepas de ratón depositadas en el repositorio americano de ratones MMRRC y han comprobado que solamente un 20 % de ellas corresponden fielmente a las características genéticas que se indican en el nombre de la cepa. En el resto encontraron modificaciones genéticas adicionales, o ausencia de modificaciones que deberían estar presentes, o variantes genéticas que indicaban la mezcla de cepas.

Esto es un hecho conocido frente al cual los responsables de repositorios de ratón seguimos batallando, tratando de convencer a nuestros colegas que detallen las características genéticas del ratón que reporten en cualquier artículo científico, explicando las variantes genéticas que tiene, las modificaciones genéticas insertadas mediante transgénesis, mutación o edición genética, para que quien los use posteriormente no se lleve una sorpresa al descubrir que no contienen las variantes genéticas que debieran y, quizá, contengan otras que no debieran estar presentes. En Europa, desde la infraestructura europea INFRAFRONTIER, hemos publicado recientemente unas recomendaciones para reportar con detalle y precisión todas las características genéticas de una cepa de ratones para que quien los uses posteriormente sepa exactamente con qué tipo de ratones está experimentando.

Seguramente el origen del problema deriva de la multitud de cruces de todo tipo que se han venido realizando con los miles de cepas de ratón creadas por la comunidad científica. Si un ratón de la cepa A porta la modificación genética 1 y nos interesa ver cuál es el efecto de otra modificación genética 2 que está presente en otro ratón de la cepa B, entonces lo habitual ha sido cruzar ambos ratones hasta que, tras varios cruces y generaciones, coincidan en un mismo individuo las modificaciones genéticas 1 y 2. Ahora bien, entonces la cepa de ese ratón ya no será ni A ni B, sino que será una mezcla de los dos genomas. Y si ahora enviamos nuestro ratón con la doble modificación genética a un colaborador, que quiere investigar el efecto de una tercera modificación genética 3 que está presente en la cepa C entonces, tras los cruces oportunos, llegaremos a tener un ratón que porte la triple modificación genética pero cuyas variantes genéticas del genoma no sean ni A, ni B ni C, sino una mezcla de los tres genomas. Y puede que los investigadores amplíen su colonia cruzando los ratones con otros individuos A y describan en su publicación científica ese ratón como A, cuando en realidad, si investigáramos su pureza genética, encontraríamos variantes de B y de C, que no estaban en su nombre, pero que siguen estando presentes. Este es un error demasiado común que contribuye a la variabilidad de resultados y a la falta de reproducibilidad, pues los ratones que se usan pueden tener otras variantes genéticas que son desconocidas por el investigador.

Este estudio en Science alerta de nuevo sobre un problema conocido que los genetistas de ratón intentamos combatir por todos los medios, porque tiene solución, recomendando que se realicen test genéticos periódicos para validar en todo momento que estemos trabajando de verdad con el ratón de la cepa X que creemos estar trabajando, y que no se nos han colado otras mutaciones y variantes genéticas que no han sido reportadas pero que viajan en los ratones que estamos usando, contribuyendo a generar ruido genético y variabilidad. Los investigadores americanos recomiendan el uso de un test genético que ellos mismos han contribuido a desarrollar, el test de calidad genética MiniMUGA, pero hay otras maneras de validar genéticamente la pureza de un ratón, como por ejemplo mediante secuenciación masiva.