RETRASAR LA VEJEZ
Reducen el envejecimiento modificando las células con bioingeniería
Un equipo de científicos de la Universidad de California desarrolló un "proceso de envejecimiento inteligente" que prolonga la longevidad celular mediante el deterioro cíclico. La clave no es detener el envejecimiento, sino alternar entre dos mecanismos que lo provocan.
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La esperanza de vida humana está relacionada con el envejecimiento de nuestras células. Todos los organismos, desde la levadura, las plantas y los animales tenemos en nuestras células circuitos reguladores de genes que son responsables de muchas funciones fisiológicas. Y una de estas funciones es el envejecimiento.
A medida que las células hacen copias de sí mismas, la información se deteriora (como si se tratase de una fotocopia de una fotocopia), van perdiendo propiedades y al llegar a un punto, mueren. Es un mecanismo natural para evitar funcionamientos erróneos. El mecanismo se conoce como apoptosis ("suicidio celular") y si no se produce puede llevar a mutaciones o enfermedades como el cáncer.
Hace varios años, un equipo de investigación multidisciplinario de la Universidad de California San Diego, liderado por Nan Hao, comenzó a estudiar los mecanismos detrás del envejecimiento celular. Lo que descubrieron fue que las células siguen una cascada de cambios moleculares a lo largo de toda su vida hasta que finalmente se degeneran y mueren.
Pero también detectaron que las células del mismo material genético y dentro del mismo entorno pueden viajar a lo largo de distintas "rutas de envejecimiento" por así decirlo . Aproximadamente la mitad de las células envejecen a través de una disminución gradual de la estabilidad del ADN, donde se almacena la información genética. La otra mitad envejece siguiendo un camino ligado al declive de las mitocondrias, las unidades de producción de energía de las células, sus "baterías".
"Estos circuitos genéticos pueden funcionar como nuestros circuitos eléctricos domésticos que controlan dispositivos como electrodomésticos y automóviles – explica Hao en un comunicado– . Imagine un automóvil que envejece porque el motor se deteriora o porque la transmisión se desgasta, pero no ambas cosas al mismo tiempo".
Con estos datos el equipo de Hao creó un "proceso de envejecimiento inteligente" que prolonga la longevidad celular mediante el deterioro cíclico de un mecanismo de envejecimiento a otro. Básicamente hicieron que las células alternaran entre uno y otro mecanismo.
En el estudio, publicado en 'Science', los autores describen cómo reconfiguraron genéticamente el circuito que controla el envejecimiento celular aprovechándose de esta función que actúa como un interruptor o una llave de luz. Así diseñaron un ciclo de retroalimentación negativa para detener el proceso de envejecimiento.
El circuito recableado funciona como un dispositivo similar a un reloj, llamado oscilador genético, que impulsa a la célula a cambiar periódicamente entre dos estados "envejecidos" perjudiciales, evitando quedarse de forma prolongada en cualquiera de ellos logrando reducir la degeneración de la célula.
Imitando el trabajo de ingenieros eléctricos, el equipo de Hao utilizó simulaciones por ordenador para ver cómo funciona el circuito de envejecimiento del núcleo celular. Esto les ayudó a diseñar y probar ideas antes de construir o modificar el circuito. Este enfoque tiene la ventaja de ahorrar tiempo y recursos para identificar estrategias eficaces de prolongación de la vida, en comparación con las estrategias genéticas más tradicionales.
"Esta es la primera vez que se utilizaron principios de ingeniería y biología sintética guiados por ordenador para rediseñar los circuitos genéticos y reprogramar el proceso de envejecimiento para promover la longevidad de manera efectiva – añade Hao –. Nuestros resultados establecen una conexión entre la arquitectura de la red de genes y la longevidad celular que podría conducir a circuitos de genes diseñados racionalmente que retrasan el envejecimiento".
A diferencia de numerosos intentos químicos y genéticos de forzar a las células a estados artificiales de "juventud", la nueva investigación proporciona evidencia de que es posible ralentizar el reloj celular al evitar activamente que las células se comprometan con un camino de declive y muerte. Estos avances dieron como resultado una vida celular dramáticamente extendida, estableciendo un nuevo récord para la extensión de la vida a través de intervenciones genéticas y químicas.
Durante su investigación, el equipo estudió las células de levadura Saccharomyces cerevisiae como modelo para el envejecimiento de las células humanas. Desarrollaron y emplearon microfluidos y microscopía de lapso de tiempo para rastrear los procesos de envejecimiento a lo largo de la vida útil de la célula.
En el estudio actual, las células de levadura que se reconfiguraron sintéticamente y envejecieron bajo la dirección del dispositivo oscilador sintético dieron como resultado un aumento del 82 % en la vida útil en comparación con las células de control que envejecieron en circunstancias normales.
"Nuestras células osciladoras – concluye Hao– viven más que cualquiera de las cepas más longevas identificadas previamente. Este estudio es una prueba de concepto, que demuestra la aplicación exitosa de la biología sintética para reprogramar el proceso de envejecimiento celular y puede sentar las bases para diseñar circuitos de genes sintéticos para promover de manera efectiva la longevidad en organismos más complejos".
Actualmente, el equipo de Hao ya está ampliando su investigación al envejecimiento de diversos tipos de células humanas, incluidas las células madre y las neuronas. ¿Cuándo comenzarán los ensayos en humanos? Para eso aún falta tiempo, pero puede que gracias a este avance lo consigamos.
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