Por Pandora Dewan, de Newsweek Internacional
¿Por qué envejecemos? Es una pregunta sencilla con una respuesta no tan sencilla. Pero con la ayuda de la biotecnología moderna, los científicos han podido reconstruir lentamente la base bioquímica de este misterio de larga data.
¿Qué tal si fuera posible detener el reloj biológico o, por lo menos, reconfigurarlo? El envejecimiento es un proceso inevitable para todos los seres vivos. Sin embargo, algunos científicos opinan que la vejez es una enfermedad que podemos tratar o, al menos, retrasar. Y es que hay muchos factores que intervienen en el envejecimiento. Algunos son ambientales, ciertamente como el tabaquismo, la dieta y la contaminación. Pero otros están profundamente arraigados en los procesos programados en nuestras células.
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Cada célula es como una pequeña fábrica molecular que lleva a cabo los procesos esenciales para la supervivencia del cuerpo. Sin embargo, esas reacciones químicas producen desechos peligrosos que se acumulan a lo largo de los años y dañan tanto nuestro ADN como otras estructuras celulares.
A la larga, las células dañadas pueden conducir a enfermedades inflamatorias o incluso transformarse en células cancerosas. Y, a consecuencia de eso, nuestros cuerpos han desarrollado mecanismos que inactivan las células dañadas antes de que puedan causarnos problemas.
TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÓMICA
“Muchos componentes de señalización interactúan entre sí para controlar la dinámica celular y los procesos asociados con el envejecimiento”, explica a Newsweek el Dr. Howard Salis, profesor de ingeniería química y biológica en la Universidad Estatal de Pensilvania, Estados Unidos. “Sin embargo, la biología sintética proporciona algoritmos de diseño y técnicas de ingeniería genómica para crear nuevos circuitos genéticos y reconfigurar la dinámica celular, a fin de evitar el ‘compromiso’ con los procesos de envejecimiento”.
Según un equipo de investigadores de la Universidad de California, en San Diego, Estados Unidos —bajo la dirección del investigador postdoctoral Zhen Zhou—, es posible modificar las células para que no se comprometan con el envejecimiento y, por ende, aumente la longevidad. Para la investigación secuestraron una vía genética que interviene en el envejecimiento celular y así lograron aumentar la longevidad en más de 80%.
Para el estudio, publicado el 27 de abril en la revista “Science” (Ciencia), el equipo de investigación optó por trabajar con células de levadura para modelar el proceso de envejecimiento.
“El circuito genético natural de las levaduras conduce a que esas células se comprometan con los estados asociados al envejecimiento. En otras palabras, se vuelven células envejecidas”, precisa Salis.
Lo que hizo el estudio fue demostrar que “es posible introducir en las levaduras nuevos circuitos creados con ingeniería genética, y así impedir que esas células se comprometan con el envejecimiento durante un periodo relativamente prolongado”, añade el profesor.
El envejecimiento de las células de levadura se controla mediante un interruptor genético que fragmenta la maquinaria proteica de la célula o interrumpe el funcionamiento de sus mitocondrias, las estructuras que producen la energía de la célula. Si bien cualquiera de estos dos mecanismos conduce a la muerte celular, la “vía de deterioro” utilizada es completamente aleatoria.
EL TRABAJO DE LAS MOLÉCULAS
Hay dos moléculas que controlan el interruptor genético que actúa sobre estas vías: una propicia el deterioro de la maquinaria proteica celular y la otra interviene en el funcionamiento de la mitocondria.
En una célula normal, cada una de estas moléculas reprime la expresión de la otra; es decir, la presencia de una molécula impide la producción de la otra. En consecuencia, conforme aumenta la concentración de una molécula, la concentración de la otra se reduce hasta que la célula se ve obligada a “comprometerse” con una de las vías de deterioro.
Ahora bien, para el estudio, Zhou y sus colaboradores crearon un nuevo circuito genético que permite que los niveles de las dos moléculas aumenten simultáneamente, impidiendo que la célula se comprometa con alguna de las dos vías asociadas con la edad. El resultado fue que las células modificadas con ingeniería genética vivieron hasta 82% más tiempo que las células no modificadas, demostrando así un claro incremento en la longevidad.
Aun cuando el estudio se basó en un minúsculo hongo unicelular comúnmente utilizado para hacer pan, los hallazgos aportan evidencias interesantes de un concepto que podría aplicarse a las células humanas.
LONGEVIDAD A LA VISTA
“Muchas de las vías celulares de la levadura están presentes también en las células humanas”, escribió Salis. “Aun cuando es indiscutible que las células humanas disponen de más vías con circuitos de retroalimentación interconectados, lo importante de este estudio es que plantea la posibilidad de aplicar la misma técnica, o una similar, para estudiar y modificar las vías de ambos organismos”.
Salis prosiguió en estos términos: “Las células humanas contienen circuitos genéticos naturales similares, aunque más complejos, los cuales hacen que las células se comprometan con los estados asociados al envejecimiento. Esto significa que sería posible reconfigurar esos circuitos genéticos naturales de la misma manera, a fin de retrasar el envejecimiento”.
Aun cuando esa forma de reprogramación celular no es un remedio rápido para corregir el envejecimiento y alcanzar la inmortalidad, bien podría utilizarse para demorar el inicio de las enfermedades asociadas con la edad.
“Un objetivo factible sería ayudar a los individuos sanos a reducir el riesgo y la morbilidad del cáncer, la diabetes tipo 2 y otras patologías secundarias a la edad y, de ese modo, lograr una longevidad uniformemente mayor”, propuso Salis.
El profesor concluyó que los investigadores del estudio “demostraron una metodología que permite entender y controlar el envejecimiento celular… identificando las vías de la dinámica natural que podrían modificarse para retrasar el envejecimiento y propiciar la conservación de los estados celulares saludables”.
DETENER EL RELOJ BIOLÓGICO
Nuestras células son como pequeñas fábricas moleculares que trabajan para llevar a cabo todos los procesos esenciales que nuestro cuerpo necesita para sobrevivir. Sin embargo, al igual que las fábricas, la maquinaria de nuestras células se desgasta con el tiempo, que es lo que hace que nuestras células envejezcan.
Nuestra maquinaria celular se divide en diferentes subestaciones, llamadas orgánulos. Y, cuando se trata de envejecimiento, dos orgánulos son particularmente importantes: por un lado las mitocondrias, las centrales eléctricas de la célula productoras de energía y por otro, los lisosomas, la estación interna de eliminación de basura de la célula.
Durante el proceso de producción de energía, las mitocondrias pueden producir productos de desecho peligrosos que se acumulan con el tiempo y dañan nuestro ADN. Mientras tanto, los lisosomas contienen una sopa de enzimas digestivas que descomponen los componentes celulares desgastados. Si los propios lisosomas se dañan, estas enzimas pueden filtrarse al resto de la célula y causar estragos en los componentes celulares sanos restantes. Por lo tanto, el daño a cualquiera de estas estaciones celulares se ha asociado con el envejecimiento, la muerte celular y muchas enfermedades relacionadas con la edad.
Claramente, mantener estos orgánulos en forma es esencial para la salud y la longevidad de nuestras células. Pero aún se desconoce exactamente cómo nuestros cuerpos mantienen y reparan estas subestaciones celulares.
Puede que todo eso esté a punto de cambiar. En un estudio reciente, publicado en la revista “Proceedings of the National Academy of Sciences” (Procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias), investigadores de la Universidad de Osaka en Japón han identificado una proteína que desempeña un papel importante en el mantenimiento de estas máquinas moleculares y en su eliminación en caso de que funcionen mal.
En investigaciones anteriores, los científicos habían identificado un interruptor celular implicado en el mantenimiento y eliminación de mitocondrias y lisosomas dañados. Sin embargo, no estaba claro exactamente cómo este interruptor molecular, llamado TFEB, podía interactuar con estos orgánulos.
Ahora, el equipo de Osaka ha descubierto que TFEB actúa aumentando la producción de una proteína llamada HKDC1, cuya concentración aumenta en la célula durante momentos de estrés mitocondrial y/o lisosomal. Pero entonces la pregunta sigue siendo: ¿qué hace realmente esta proteína?
Junto con TFEB, HKDC1 participa en la eliminación controlada de mitocondrias dañadas; en otras palabras, ayuda a eliminar la basura mitocondrial. HKDC1 también parece desempeñar un papel importante al permitir la comunicación cruzada entre estas dos estructuras celulares, lo que favorece la reparación de los lisomas dañados.
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La disfunción de cualquiera de estas vías de reparación está relacionada con el envejecimiento y las enfermedades relacionadas con la edad, lo que sugiere que HKDC1 puede ofrecer un objetivo útil para tratamientos antienvejecimiento en el futuro.
Hasta hace poco, “las personas que trabajaban con las enfermedades no pensaban que el envejecimiento fuera modificable”, señala Felipe Sierra, quien recientemente se jubiló como director de la División de Biología del Envejecimiento, que forma parte de los Institutos Nacionales de Salud de Estados Unidos.
Por supuesto, la idea de que el envejecimiento y la enfermedad van de la mano no es nueva. Lo que sí es nuevo es la reciente confianza de los científicos en que el “envejecimiento” se puede medir, se le puede aplicar la ingeniería inversa y se puede controlar.
