211service.com
Por qué mueren las células
Durante muchos años, los biólogos han sabido que las células mueren en puntos predecibles durante el desarrollo: los renacuajos pierden la cola y se convierten en ranas; Los fetos humanos pierden las membranas entre los dedos de las manos y los pies durante el desarrollo prenatal. Sin embargo, se sabía muy poco sobre el mecanismo hasta que Robert Horvitz '68 y otros investigadores identificaron y describieron el proceso de muerte celular programada. Su trabajo les valió el Premio Nobel de Fisiología o Medicina en 2002.
En el momento [Horvitz comenzó su investigación], la mayoría de los científicos pensaba que las células morían porque no tenían otra opción, dice Craig B. Thompson, presidente del Departamento de Biología del Cáncer de la Universidad de Pensilvania. Los científicos creían que las células morían cuando se veían privadas de oxígeno o dañadas por algo en su entorno.
Sobre la base del trabajo preliminar de Sydney Brenner y John E. Sulston, los científicos con los que compartió el Premio Nobel del año pasado, Horvitz identificó genes específicos que desencadenan la muerte celular en las células de un nematodo de un milímetro de largo que habita en el suelo llamado Caenorhabditis elegans . Sin la presencia de estos genes, determinó Horvitz, ciertas células podrían vivir indefinidamente. En estudios posteriores, mostró que genes similares están presentes en humanos.
Eso cambió todo, dice Thompson. Resultó que estas células optaron por eliminarse a sí mismas. En esencia, se suicidan. Al probar el componente genético, Horvitz pudo demostrar que la muerte celular programada es un proceso biológico normal, fundamental y controlado en las células.
El camino de Horvitz hacia el Nobel no fue del todo predecible. Como estudiante universitario del MIT, se especializó en matemáticas y economía. Pero, le dijo a la comunidad del MIT en una conferencia en el campus el otoño pasado, estábamos a finales de los 60 y quería hacer algo diferente.
Para él, algo diferente significaba mudarse por la ciudad para obtener un doctorado en biología en el laboratorio de la Universidad de Harvard de James Watson, quien junto con Francis Crick había descubierto la estructura del ADN y confirmado que contiene información hereditaria. Watson estaba colaborando con otros dos científicos en su laboratorio, Wally Gilbert y Klaus Weber. Horvitz recuerda que la troika fue increíblemente estimulante. Su entrenamiento combinado me dejó sin miedo a abordar cualquier problema nuevo en cualquier contexto, dice. Horvitz mantuvo esta mentalidad a lo largo de su beca postdoctoral, que comenzó en 1974 con Sydney Brenner en el Laboratorio de Biología Molecular del Consejo de Investigación Médica en Cambridge, Inglaterra.
Unirse al laboratorio de Brenner fue una elección natural para Horvitz. A Brenner se le había atribuido el mérito de darse cuenta de que, debido a su simplicidad, C. elegans proporciona un modelo ideal para estudiar la diferenciación celular y el desarrollo de órganos. El nematodo adulto comprende solo 959 células; crece desde el huevo hasta la madurez en solo tres días; y debido a que es transparente, es fácil de monitorear bajo un microscopio. Horvitz quería estudiar el sistema nervioso a través de la genética. La perspectiva de combinar genética y neurobiología a principios de la década de 1970 dejaba muy pocas opciones, y lo que había oído sobre Sydney y sus gusanos, dice, era muy atractivo.
John Sulston se había unido al laboratorio de Brenner en 1969. Trabajando con Horvitz, Sulston trazó un mapa de todo el linaje celular, desde el óvulo fertilizado hasta el organismo adulto, de C. elegans . Con el mapa, Sulston pudo demostrar que el adulto C. elegans siempre contiene exactamente 959 celdas. Además, cada C. elegans genera exactamente 1.090 células a lo largo de su vida útil. Esto significa que en cada nematodo, las mismas 131 células siguen exactamente el mismo camino y mueren exactamente en el mismo momento de la vida. Horvitz dice que su trabajo con el Nobel comenzó como una búsqueda para descubrir cómo y por qué mueren esas células.
En 1978, Horvitz regresó al MIT como profesor asistente de biología y continuó desarrollando su trabajo inicial con los genes de C. elegans . Descubrió los genes Ced-9, Ced-4 y Ced-3, y con otros en su laboratorio, determinó su vía genética central: Ced-3 es el asesino; Ced-4 funciona activando Ced-3 para matar; y Ced-9 es un gen protector. Cuando se enciende Ced-9, evita que Ced-4 active Ced-3. Aún más notable, Horvitz se dio cuenta de que la vía de muerte celular programada es fundamentalmente la misma en organismos más complejos.
Horvitz publicó su primer artículo describiendo ese camino en C. elegans en 1986, pero fue a principios de la década de 1990, cuando su laboratorio pudo demostrar la existencia de homólogos humanos a la C. elegans genes, que las compañías farmacéuticas comenzaron a examinar el potencial terapéutico de la investigación de Horvitz.
El campo realmente ha despegado en los últimos 10 años, dijo Junying Yuan, un ex estudiante de posgrado de Harvard que fue uno de los asesores de Horvitz en su laboratorio. Ahora profesor de biología celular en la Facultad de Medicina de Harvard, Yuan dice: Cuando publiqué mi tesis en el laboratorio de Bob en 1993, tal vez se publicaron 100 artículos ese año sobre la muerte celular programada. Ahora hay más como 100 por semana.
Independientemente del impacto que puedan tener sus descubrimientos en el tratamiento de la enfermedad, el trabajo de Horvitz ya ha influido en la forma en que los biólogos del desarrollo piensan sobre el desarrollo de células y tejidos. Ha demostrado que la muerte celular programada es un proceso biológico fundamental, controlado genéticamente, y su descubrimiento de que la muerte celular programada sigue casi el mismo proceso en todo tipo de organismos demuestra el principio de universalidad biológica.
En su conferencia en el campus el otoño pasado, Horvitz, ahora profesor David H. Koch de Biología del Cáncer en el Instituto, señaló que si el organismo es un gusano, mosca de la fruta, levadura o humano, hay genes y vías genéticas en todos de nosotros que son sorprendentemente similares.