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Rebobinar el reloj para envejecer las células
Revertir las células de la piel de personas con una enfermedad de envejecimiento prematuro a un estado más embrionario parece superar el defecto molecular en estas células. Las personas con la enfermedad tienen telómeros anormalmente cortos, un tramo repetitivo de ADN que cubre los cromosomas y se encoge con cada división celular, incluso en personas sanas.
Células de envejecimiento: La reprogramación de las células de la piel de pacientes con una enfermedad de envejecimiento prematuro parece alargar los telómeros (verde), secuencias repetitivas de ADN que cubren los cromosomas (azul). La longitud de los telómeros es una medida del envejecimiento celular y determina cuántas veces se puede dividir una célula.
Investigadores del Children's Hospital Boston encontraron que la reprogramación de las células de la piel, utilizando tecnología de células madre pluripotentes inducidas, alargaba los telómeros en las células. El proceso de reprogramación activó la enzima telomerasa, que es responsable de mantener los telómeros. La investigación se publicó hoy en la versión en línea de la revista. Naturaleza .
La investigación se suma a los hallazgos anteriores que sugieren que la mejora de la actividad de la enzima telomerasa podría beneficiar a los pacientes con trastornos del envejecimiento prematuro. El estudio también proporciona una nueva herramienta para estudiar la telomerasa, una enzima de gran interés para los científicos que trabajan tanto en el envejecimiento como en el cáncer. Se cree que el acortamiento de los telómeros a lo largo de la vida está relacionado con el envejecimiento. Y la activación anormal de la telomerasa en las células cancerosas les permite proliferar sin control. Si bien los científicos ya sabían que la reprogramación podría alargar los telómeros en las células de personas sanas, no estaba claro si podría suceder lo mismo en las células con telomerasa defectuosa.
La telomerasa es más activa en las células madre, lo que permite que estas células mantengan la longitud de sus telómeros y se dividan indefinidamente. Los telómeros de las células diferenciadas, como las células de la piel, se acortan con cada división celular, lo que limita su vida útil. (El descubrimiento de la enzima en la década de 1980 fue galardonado con el Premio Nobel de Fisiología o Medicina el año pasado).
Las personas con una enfermedad del envejecimiento prematuro llamada disqueratosis congénita a menudo tienen defectos genéticos en uno de los tres componentes de la telomerasa, lo que produce una variedad de anomalías, incluso en la piel, la sangre y el tracto gastrointestinal. El defecto más mortal es la incapacidad de reponer los distintos tipos de células sanguíneas, lo que provoca una muerte prematura por infección o hemorragia. Sabemos que las células de estos pacientes crecen muy mal en cultivo en comparación con las células normales, dice Inderjeet Dokal , médico de Barts y de la Escuela de Medicina y Odontología de Londres, en Londres, que identificó los primeros genes subyacentes a la enfermedad, pero no participó en la nueva investigación. La enfermedad, que es bastante rara, se ha vuelto de mayor interés gracias a un creciente enfoque en la ciencia de los telómeros y su papel en el envejecimiento.
En el nuevo estudio, Suneet Agarwal , médico e investigador del Children's Hospital, y sus colaboradores tomaron células de la piel de tres pacientes con la enfermedad y las manipularon genéticamente para expresar un conjunto de genes que desencadena la reprogramación, revirtiendo las células a un estado embrionario. Se sorprendieron al descubrir que las células reprogramadas crecían y se dividían, y sus telómeros se alargaban con las divisiones posteriores.
Demuestran que pueden hacer que las células sean jóvenes, dice Lorenz Studer , médico y científico del Memorial Sloan-Kettering Cancer Center, en Nueva York, que no participó en la investigación. El defecto en la enzima telomerasa parece reprimirse o anularse durante la reprogramación, lo que probablemente explica por qué a los pacientes les va razonablemente bien en las primeras etapas de la vida, dice. Los pacientes todavía tienen la misma mutación, ya sea en la [célula de la piel] o en la célula iPS, pero la mutación solo se manifiesta en la célula diferenciada.
Los investigadores encontraron que la reprogramación parecía activar un componente específico de la enzima telomerasa, un descubrimiento que esperan utilizar para desarrollar nuevos tratamientos para esta y otras enfermedades relacionadas con la telomerasa. Agarwal espera buscar fármacos que potencien la enzima.
Esta enfermedad es un caso ideal para la aplicación clínica de células madre adultas rejuvenecidas con telómeros o terapias con células iPS, porque el defecto principal de la deficiencia de telomerasa no necesita corregirse si la función de la telomerasa puede estimularse temporalmente lo suficiente para alargar los telómeros, escribió Kathleen Collins , biólogo de la Universidad de California, Berkeley, en un correo electrónico. Este trabajo muestra que el estado iPS hace exactamente eso.
Los hallazgos son un ejemplo temprano del potencial de la reprogramación de células pluripotentes inducidas, una tecnología desarrollada por primera vez en 2007 como herramienta para estudiar enfermedades humanas. La técnica, en la que se utilizan ingeniería genética o productos químicos para activar genes que normalmente se expresan en células embrionarias, permite a los científicos crear células madre a partir de pacientes con diferentes enfermedades. La esperanza es que la diferenciación de estas células en el tipo de célula afectada por la enfermedad permitirá a los investigadores estudiar los mecanismos moleculares que la causan.
Studer señala que la nueva investigación podría arrojar luz sobre cómo la edad o el estado de los telómeros de una célula podrían afectar la forma en que manifiesta una enfermedad en particular. Por ejemplo, todavía no está claro si las células derivadas de pacientes con una enfermedad relacionada con la edad, como el Parkinson o el Alzheimer, mostrarán signos de la enfermedad poco después de la reprogramación, o si las células deben envejecer (ciclar a través de varias divisiones celulares) para reflejar con mayor precisión las dolencias relacionadas con la edad.