Factores de Yamanaka: rejuvenecimiento a nivel del ADN

Dilara Devranoğlu - Experta bióloga molecular-dietista

• ¿Se puede borrar la memoria del ADN ?

¿Alguna vez te has preguntado cómo supo nuestro corazón que se convertiría en un corazón? ¿Cómo es que una célula se convierte en un ojo, mientras que otra se convierte en un hueso, una oreja o un hígado? ¿Cómo evolucionamos de una sola célula en el útero de nuestra madre a células y órganos con funciones tan diversas? ¿No tienen todas las células el mismo ADN? ¿Por qué no crecimos en un solo tipo de célula? La respuesta a esta pregunta está en el sistema que llamamos programación genética, que se relaciona con cómo se lee nuestro ADN. Nuestras células están diseñadas deliberadamente para no tener acceso a todo nuestro ADN. Después de desarrollarnos, no queremos que una célula muscular tenga acceso a los genes que transportan la información de las células inmunitarias, ni que una célula de la piel tenga acceso a las regiones de ADN que definen las funciones de nuestras células nerviosas. De lo contrario, podríamos experimentar una crisis sistémica en la que las células musculares se transformen en células inmunitarias y las células de la piel en células nerviosas.

Estudios recientes sugieren que el envejecimiento podría deberse a cambios en la accesibilidad de estos fragmentos de ADN en las células. Con la comprensión del mecanismo del envejecimiento en marcha, los científicos han comenzado a explorar la posibilidad de revertirlo con el objetivo opuesto.

•Células pluripotentes tipo navaja suiza

Pluripotente proviene de las palabras latinas "pluri" (muchas) y "potens" (fuerte, capaz). En resumen, significa una célula con la capacidad de diferenciarse en muchos tipos celulares diferentes. Estas células tienen el potencial de diferenciarse en todos los tipos celulares del cuerpo humano. Pueden diferenciarse en las tres capas embrionarias principales: ectodermo, mesodermo y endodermo (ejemplos de ectodermo: piel, ojo, sistema nervioso, esmalte dental; ejemplos de mesodermo: músculo, esqueleto, sistema circulatorio; y ejemplos de endodermo: estómago, pulmón, tiroides). Es posible inducir estas células en el laboratorio, es decir, cambiar su identidad. La inducción se puede definir como el fenómeno en el que un grupo de células le dice a otro grupo de células adyacente en qué convertirse. Si pensamos en una célula como maestra y la otra como estudiante; la maestra (tejido inductor) envía señales → la estudiante (tejido diana) las recibe → cambia su identidad y se desarrolla en una dirección determinada. La capacidad de estas células para renovarse y reorganizarse genéticamente; también puede utilizarse para tratamientos médicos basados ​​en cambiar la estructura genética, comprender los mecanismos básicos de las enfermedades, examinar la base de ciertas enfermedades genéticas, reparar tejidos perdidos o dañados, desarrollar tratamientos para enfermedades cardíacas, trastornos neurológicos, procesos de desarrollo de fármacos y retrasar o prevenir el envejecimiento en medicina regenerativa.

VIDA MÁS ALLÁ DE LOS LÍMITES

El científico japonés Shinya Yamanaka, junto con John Gurdon, ganó el Premio Nobel de Fisiología/Medicina en 2012 por su trabajo en 2006, transformando células normales de ratón en células madre. En este estudio, reprogramó las células y las transformó en células madre mediante la activación forzada de los genes OCT4, SOX2, KLF4 y C-MYC en un entorno de laboratorio. Estos genes se conocen actualmente como Factores de Yamanaka. Durante muchos años, se creyó que la diferenciación celular era unidireccional. En otras palabras, una vez que una célula de la piel se convertía en "piel", se creía que nunca podría volver a su estado original. Con este estudio, Shinya Yamanaka reactivó con éxito ciertos genes en fibroblastos de ratón, transformándolos en células similares a células madre embrionarias. En otras palabras, estas células olvidaron su verdadera identidad y fueron reprogramadas. La aplicación de este método, no completa sino parcialmente, a las células tiene el potencial de ser clave para el rejuvenecimiento celular. La reprogramación parcial puede borrar las marcas epigenéticas acumuladas en las células envejecidas, aproximar la metilación del ADN al patrón de las células jóvenes, aumentar la función mitocondrial y la producción de energía, fortalecer los mecanismos de reparación proteica de la célula y suprimir los genes responsables del estrés inflamatorio y oxidativo. El objetivo es preservar las características de la célula; por ejemplo, mantener la capacidad de una célula muscular para funcionar como una célula muscular joven, pero comportarse como tal.

MISMA CÉLULA, DIFERENTE CÓDIGO EPIGÉNICO

David Sinclair, profesor del Departamento de Genética del Centro Paul F. Glenn para el Estudio de la Biología del Envejecimiento de la Universidad de Harvard, y su equipo han propuesto una teoría que define el envejecimiento no simplemente como resultado de mutaciones del ADN, sino como la pérdida de información epigenética. En su trabajo, Sinclair y su equipo reprogramaron parcialmente células de ratón envejecidas, reposicionando las moléculas del ADN para que se asemejaran a las de las células jóvenes antes de que las células se transformaran completamente en células madre (es decir, sin perder su identidad), y así revirtiendo el reloj epigenético de las células. En experimentos realizados en células nerviosas oculares de ratones y monos, lograron la regeneración nerviosa y revirtieron parcialmente la pérdida de visión en ratones y monos envejecidos. Según la hipótesis de Sinclair, el envejecimiento ocurre cuando el patrón epigenético que protege la identidad celular se deteriora con el tiempo. Cuando este patrón se reprograma parcialmente, la edad biológica de las células retrocede mientras que sus funciones mejoran. Aunque todavía no se han realizado estudios en humanos, estos hallazgos sugieren que el concepto de rejuvenecimiento epigenético marca el comienzo de una nueva era en la investigación del envejecimiento molecular.

•¿Cuáles son los riesgos?

Los estudios de reprogramación epigenética se encuentran aún en sus etapas iniciales, y los resultados obtenidos en ratones no implican una aplicabilidad directa a humanos. La reprogramación celular es un proceso complejo; particularmente con la reprogramación completa, las células pueden adquirir una identidad similar a la de las células madre, lo que aumenta el riesgo de formación de tumores. Por lo tanto, la reprogramación parcial debe aplicarse con cautela, durante períodos cortos y en entornos controlados. Sin embargo, el mecanismo por el cual las células se rejuvenecen manteniendo su identidad aún no se comprende completamente. La dosis, duración y confiabilidad adecuadas del método siguen siendo inciertas. Además, los efectos del rejuvenecimiento no se observan uniformemente en todos los tipos celulares; cada tipo celular puede requerir un protocolo o condición diferente. Por lo tanto, se necesita más investigación sobre la seguridad y los resultados a largo plazo de este método.

• ¿Es posible la juventud con moléculas inteligentes?

En una entrevista reciente, el Dr. David Sinclair afirmó que las terapias génicas dirigidas a la reorganización de la información epigenética en su laboratorio han rejuvenecido funcionalmente las células envejecidas. Afirmó que actualmente trabajan en moléculas basadas en inteligencia artificial que podrían producir el mismo efecto sin necesidad de terapia génica. Afirmó que estas moléculas pueden reducir la edad biológica al enviar una "señal de juventud" a las células. También afirmó que los resultados experimentales actuales son sumamente prometedores. Predijo que, con el avance de esta investigación, las píldoras antienvejecimiento podrían estar disponibles para uso clínico para 2035. Si esta predicción se cumple, podríamos convertirnos en superhumanos capaces de controlar nuestra edad a lo largo de nuestra vida.

¡En buena salud!