Importante noticia científica: los biólogos de la Universidad de Tufts (EE. UU.) Consiguieron restaurar la capacidad de regenerar el tejido de la cola en los renacuajos.
Tal trabajo podría considerarse ordinario, si no por una circunstancia: el resultado se logró de una manera no trivial, utilizando la optogenética, que se basa en el control de la actividad celular con la ayuda de la luz.
El objetivo final de todos estos estudios es descubrir los mecanismos naturales que controlan la reparación de partes del cuerpo y aprender a activarlos en los seres humanos. Los renacuajos son perfectos para esta tarea, ya que en una etapa temprana de desarrollo conservan la capacidad de reemplazar las extremidades perdidas, pero luego la pierden abruptamente. Si corta la cola de los individuos que han entrado en el llamado período refractario, ya no podrán volver a crecer.
Los sistemas internos que controlan la regeneración todavía están presentes en su cuerpo, pero por alguna razón se han detenido. Michael Levin y sus colegas los hicieron funcionar nuevamente, haciendo retroceder el tiempo fisiológico.
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La forma en que lo hicieron es genial. Un grupo de renacuajos sin cola se crió en un recipiente iluminado con breves destellos de luz durante dos días; el otro vivía en completa oscuridad. Como resultado, los renacuajos del primer grupo recuperaron el tejido de la cola en toda regla, incluidas las estructuras de la columna, los músculos, las terminaciones nerviosas y la piel. Los segundos renacuajos no pudieron superar las consecuencias de la amputación, como debería ser a su edad.
Si parece un truco, es solo en parte. Para comprender por qué sucedió esto, debe explicar el principio subyacente al experimento. De hecho, todos los animales en la misma etapa del ciclo de vida fueron sometidos a manipulaciones idénticas. Lo único que distinguía a los dos grupos era la presencia o ausencia de iluminación. Sin embargo, la luz no fue la verdadera causa del cambio. Sirvió como un interruptor remoto, activando un factor que (no del todo claro) desencadenó el proceso de regeneración. Este factor fue la hiperpolarización de los potenciales transmembrana de las células; o, más simplemente, bioelectricidad.
La optogenética hace que sea relativamente fácil diseñar un experimento. Las moléculas de ARNm de la proteína fotosensible arquerodopsina se inyectaron en renacuajos. Esto llevó al hecho de que después de algún tiempo en la superficie de las células ordinarias ubicadas en el espesor del tejido, aparecieron las “proteínas de bombeo”. Cuando se estimulan con luz (y solo en este caso), inducen la corriente de iones a través de la membrana, cambiando así su potencial eléctrico.
De hecho, aparte de las bombas de membrana activadas por luz, los científicos no han ofrecido nada para ayudar a los renacuajos. Sin embargo, solo un efecto sobre las propiedades eléctricas de las células fue suficiente para desencadenar una compleja cascada de procesos de regeneración en el cuerpo. A su vez, gracias a la optogenética, es tan fácil como pelar las peras provocar estos cambios desde el exterior, solo hay que iluminar el renacuajo.
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La regeneración sigue siendo uno de los principales misterios de la biología. En 2005, la revista Science incluyó la siguiente pregunta entre los 25 problemas más importantes que enfrenta la ciencia: ¿Qué controla la regeneración de órganos? Desafortunadamente, los científicos aún no han podido comprender completamente por qué algunos animales en cualquier etapa de sus vidas restauran libremente las partes perdidas del cuerpo, mientras que otros pierden esta capacidad para siempre. Érase una vez, su cuerpo sabía cómo hacer crecer un ojo o un brazo.
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Fue hace mucho tiempo, al comienzo de la vida como embrión. Los expertos están interesados en saber dónde desaparece este conocimiento y si es posible revivirlo nuevamente en un adulto. Por el momento, la búsqueda de la mayoría de los biólogos se centra principalmente en la expresión de genes o señales químicas. En el laboratorio de Michael Levin, la respuesta al enigma de la regeneración espera encontrarla en otro fenómeno, la bioelectricidad, y estas esperanzas, al parecer, no carecen de fundamento.
El hecho de que las corrientes eléctricas estén presentes en un organismo vivo se conoce desde la época de los experimentos de Galvani. Sin embargo, pocos han estudiado su impacto en el desarrollo tan de cerca como lo hace Lewin. La bioelectricidad ha tenido durante mucho tiempo la oportunidad de convertirse en un tema digno de experimentos, pero la revolución molecular en biología en la segunda mitad del siglo XX llevó el interés de la investigación en este tema al margen de la ciencia.
Levin, proveniente del campo del modelado informático y la genética, empleando los métodos más modernos que estaban ausentes de sus predecesores, de hecho regresa esta dirección a la corriente biológica principal. Su entusiasmo se basa en la creencia de que la electricidad es un fenómeno físico básico, y la evolución no pudo evitar utilizarla en procesos fundamentales, como el desarrollo del organismo.
Al cambiar el potencial transmembrana de las células, el científico puede instruir a los tejidos del renacuajo para que desarrollen un ojo en un área predeterminada del cuerpo. Una fotografía de una rana de seis patas cuelga de la pared de su laboratorio. Aparecieron extremidades adicionales en ella únicamente debido a la exposición a biocorrientes eléctricas. A diferencia de las neuronas, las células ordinarias son incapaces de disparar, pero pueden transmitir señales de manera constante por todo el cuerpo a través de uniones de espacio. Si a una planaria, un gusano diminuto que puede regenerarse, le cortan la cola, se envía una solicitud a la cabeza desde el área del corte para asegurarse de que esté en su lugar. Bloquea la transmisión de esta información y crecerá una cabeza en lugar de la cola deseada.
Al manipular varios canales iónicos que determinan las propiedades eléctricas de las células, los científicos en sus experimentos produjeron gusanos con dos cabezas, dos colas e incluso gusanos de un diseño inusual con cuatro cabezas. Levin dice que casi siempre le dijeron que sus ideas no deberían funcionar. Confió en su intuición, y en la mayoría de los casos no falló.
Estos intentos aún están muy lejos del conocimiento completo de cómo restaurar una extremidad en una persona. Mientras que las personas con discapacidad solo pueden contar con la mejora de las prótesis. Sin embargo, el laboratorio único de la Universidad de Tufts está buscando algo aún más fundamental: como el código genético, cree Levin, debe haber un código bioeléctrico que vincule los gradientes y la dinámica de la tensión de la membrana con las estructuras anatómicas.
Habiéndolo entendido, será posible no solo controlar la regeneración, sino también influir en el crecimiento de los tumores. Levin los ve como consecuencia de la pérdida de información sobre la forma del organismo por parte de las células, y el estudio del problema del cáncer es una de las tareas de su laboratorio. Como suele ser el caso, los procesos aparentemente diferentes pueden tener una sola naturaleza.
Si el código bioeléctrico realmente está detrás de la construcción de varios órganos del cuerpo, su solución podría arrojar luz sobre dos de los problemas más importantes que enfrenta la humanidad a la vez.
