La cepa de ratón C57BL / 6 (B6) es la cepa más utilizada en la investigación biomédica, con casi 25.000 artículos en Pubmed que documentan su uso. Casi la mitad de estos artículos citan el uso de C57BL / 6J (B6 / J), la cepa B6 original del Laboratorio Jackson (JAX) de la que se derivaron todas las demás subcepas B6. En 1951, se creó la primera sustrato B6, C57BL / 6N (B6 / N), después de que los criadores fueran enviados a los Institutos Nacionales de Salud. Cientos de generaciones más tarde, se han informado varias diferencias genéticas y fenotípicas entre B6 / J y B6 / N. Este artículo analiza cómo surgieron estas diferencias, los problemas de tratar las subcepas B6 como iguales y nuestro estado actual de conocimiento con respecto a estas diferencias. También describiré elementos de acción específicos para hacer frente al uso inevitable de múltiples subcepas B6 en estudios de ingeniería genética y las oportunidades que ofrecen las subcepas B6 para encontrar genes novedosos que contribuyan a rasgos complejos.
Teóricamente, la esencia de una endogamia cepa es que cada individuo comparte el mismo alelo homocigoto para cada secuencia de ADN en el genoma y, por lo tanto, es genéticamente idéntico. Además, una suposición común es que esta fijación es genéticamente estable a lo largo del tiempo. En realidad, una cantidad muy pequeña del genoma entre dos individuos siempre será diferente, debido en parte a la heterocigosidad residual única que evitó la fijación durante la endogamia y las mutaciones espontáneas que introducen heterocigosidad de novo. Estas impurezas genómicas pueden eventualmente volverse fijas y conducir a la formación de una nueva subcepa. Esta fijación se produce más rápidamente cuando se utiliza un pequeño número de fundadores para establecer una nueva colonia de B6 y podría contribuir rápidamente a la desviación del fenotipo favorito de uno y, por lo tanto, a la creación de una nueva subcepa.
La B6 La cepa endogámica es una opción popular para los investigadores que realizan estudios de comportamiento porque es físicamente activa, capaz de aprender una variedad de tareas y se reproduce con frecuencia. Además, las diferencias fenotípicas entre las subcepas B6 (a veces diferencias muy grandes) pueden ofrecer flexibilidad para estudiar muchas conductas. Las diferencias de comportamiento entre B6 / J y B6 / N en el consumo y preferencia de etanol se observaron a principios de la década de 1980 y desde entonces se han replicado en al menos dos laboratorios (revisado en Bryant et al.1). Otros ejemplos de diferencias fenotípicas grandes y replicables entre B6 / J y B6 / N incluyen el aprendizaje del miedo y la ansiedad que es mayor en B6 / N que en B6 / J, mientras que la sensibilidad al dolor y el rendimiento de la varilla giratoria son mayores en B6 / J que en B6 / N.1,2 Estas diferencias permiten a los investigadores elegir la subcepa B6 más apropiada para sus experimentos. Por ejemplo, debido a que la cepa B6 / J bebe fácilmente etanol, esta cepa es apropiada para examinar manipulaciones que se supone que disminuyen el consumo de etanol. Además, debido a que la cepa B6 / N muestra un alto grado de aprendizaje del miedo, esta cepa es la opción más apropiada para estudiar las manipulaciones que se espera que disminuyan el miedo. La ventaja de elegir entre las subcepas B6 en comparación con otras cepas consanguíneas es que los resultados podrían ser más aplicables para estudios genéticos inversos (por ejemplo, knockouts y transgénicos), que utilizan abrumadoramente ratones B6. Sin embargo, los investigadores no siempre informan sobre la subcepa específica empleada, lo que dificulta saber cuál es la apropiada para un fenotipo en particular.
El Knockout Mouse Project (KOMP) es un esfuerzo internacional para crear ratones que albergan mutaciones nulas para cada gen codificante de proteínas en el genoma del ratón.3 La cepa B6 / N se empleó como la elección de la línea celular madre embrionaria (ES) para albergar estas mutaciones, probablemente debido a su superioridad técnica sobre B6 / J.4 Sin embargo, la subcepa específica B6 / N utilizada para KOMP no está del todo clara. Antes de la llegada de KOMP, la mayoría de los estudios de ingeniería genética usaban células madre embrionarias de una subcepa de origen 129 para albergar la mutación, principalmente debido a la alta tasa de éxito de la transmisión de la línea germinal después de la inyección de blastocisto. El uso de B6 / N ofrece dos ventajas percibidas. Primero, ya no hay necesidad de retrocruzar ratones mutantes con B6 para crear un ratón congénico con un fondo isogénico; esto es caro y requiere mucho tiempo. En segundo lugar, la crítica de que los polimorfismos en la región congénica que flanqueaban la mutación podrían causar el fenotipo5 ya no es válida. Sin embargo, a menos que se utilice exactamente la misma subcepa B6 para introducir la mutación y retrocruzar, todavía hay motivo de preocupación de que un fondo mixto o la región congénica puedan explicar los resultados.
Al examinar un reciente gran conjunto de datos que proporciona SNP entre las subcepas B6, hay aproximadamente 150 SNP con llamadas homocigotas que distinguen B6 / J de B6 / N, dependiendo de la comparación de la subcepa específica.Por el contrario, las subcepas N parecen ser mucho más similares entre sí, difiriendo en solo 10-20 SNP homocigotos de varios cientos de miles.6 Datos de secuenciación de próxima generación publicados recientemente de C57BL / 6J y C57BL / 6NJ (una subcepa N que ahora se cría en JAX) del Wellcome Trust Center en el Instituto Sanger revelan mucha más variación genética potencial.7,8 Incluso cuando solo se consideran SNP de codificación no sinónima, hay más de 80 llamadas SNP de alta confianza y más de 400 putativas. Además, hay miles de otros SNP que podrían afectar los niveles de variantes de transcripción y empalme y variantes estructurales o de número de copias. Wellcome Trust proporciona una consulta para este conjunto de datos en http://www.sanger.ac.uk/cgi-bin/modelorgs/mousegenomes/snps.pl. Está claro que las diferencias genéticas entre B6 / J y B6 / N son bastante extensas y muy probablemente contribuyan a la variación fenotípica. Por lo tanto, si una mutación generada por KOMP (derivada de B6 / N) se coloca sobre un fondo B6 / J, todavía existen los mismos problemas que se pensaba que se podían superar con las células ES B6 / N: el efecto fenotípico de la mutación de KOMP podría depender en los fondos mixtos B6 / J y B6 / N o el efecto que se cree que es causado por la mutación KOMP podría en realidad ser causado por una variante genética N / J que está en desequilibrio de ligamiento con la mutación nula en un fondo congénico.
A medida que la lista de variantes que distinguen las subcepas B6 continúa creciendo, ¿qué acción deben tomar los investigadores para abordar los problemas potenciales que se pueden anticipar al usar una cepa de fondo B6 que es diferente de la cepa KOMP B6 / N? En primer lugar, existe la necesidad de documentar cuidadosamente qué subcepas se utilizan para la generación y retrocruzamiento de células ES y tratar estas subcepas como cepas diferentes, no como iguales. En segundo lugar, sería extremadamente útil para aquellos investigadores que sospechan que sus hallazgos previos podrían explicarse por diferencias entre la subcepa B6 abordar esta posibilidad e informar cualquier conclusión revisada.9 Además, la elección de la cepa de fondo B6 para un estudio de ingeniería genética debe ser adaptado al fenotipo específico. Si se debe utilizar una cepa B6 / J como fondo, la secuenciación del límite congénico que flanquea el transgén y la comparación de estos resultados con los últimos datos de secuenciación definirán cuántos genes polimórficos dentro de la región congénica podrían afectar potencialmente el fenotipo.
Aunque las diferencias genéticas entre las subcepas B6 presentan problemas para los estudios genéticos inversos, estas mismas diferencias ofrecen oportunidades para estudios genéticos avanzados, que prosperan en la variación genética y fenotípica. La identificación de regiones genómicas que albergan variantes B6 asociadas con la variación en un rasgo (loci de rasgos cuantitativos) podría conducir rápidamente a la identificación de genes que albergan las variantes genéticas. Debido a que los antecedentes genéticos entre dos subcepas B6 son casi idénticos, la mayoría del genoma puede eliminarse al considerar qué genes subyacen a los QTL. La utilidad de este enfoque para las subcepas B6 aún no se ha probado y dependerá tanto de la cantidad como de la distribución de la variación genética que subyace a un QTL. Si los SNP son muy abundantes y están ampliamente distribuidos en la mayoría de los genes, los problemas típicos de los estudios F2 seguirán existiendo: baja resolución y cientos de genes para analizar. Sin embargo, si los SNP se limitan a un número finito de genes, entonces podría ser posible reducir la lista de genes a un número considerable de candidatos. Un estudio reciente que utilizó C57BL / 6J y las cepas C57L / J y C58 / J estrechamente relacionadas sugiere que este enfoque será útil.10
Para resumir, los investigadores deben tener cuidado con las diferencias entre las subcepas B6 si su contribución Reenviar y revertir enfoques genéticos de rasgos complejos debe realizarse plenamente. Si los investigadores están preparados para abordar estas diferencias, pueden minimizar sus posibles efectos de confusión y, al mismo tiempo, maximizar las posibilidades de que se descubran nuevos genes. Será importante secuenciar los genomas de otras subcepas de B6 / J y B6 / N porque existen diferencias genéticas y de comportamiento incluso dentro de las cepas derivadas de cada una de estas dos subcepas centrales.1 Finalmente, es importante tener en cuenta que las diferencias ambientales también pueden juegan un papel importante en la variación fenotípica entre las subcepas B6 y, por lo tanto, esta cuestión puede abordarse mediante estudios de fomento cruzado y otros enfoques que intentan controlar el entorno de la subcepa.
