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Científicos del laboratorio de Plasticidad Celular y Enfermedades del IRB Barcelona, liderados por el investigador Icrea Dr. Manuel Serrano, han conseguido rejuvenecer algunos órganos y tejidos de ratones mediante un ciclo de reprogramación celular. En concreto, los científicos han observado cambios significativos en el páncreas, el hígado, el bazo y la sangre de los animales.
Para conseguirlo, los investigadores han caracterizado el rejuvenecimiento a través del estudio del ADN, la expresión de los genes y el metabolismo de las células. El estudio ha sido publicado en la revista Aging Cell. “El objetivo de este trabajo fue identificar los procesos iniciales de la reprogramación in vivo y del rejuvenecimiento celular con idea de identificar aquellos en los que se pueda intervenir en estudios futuros, ya sea a través de fármacos o bien a nivel nutricional”, explica el Dr. Serrano.
Los investigadores han estudiado los efectos de un único ciclo de estimulación de los factores de Yamanaka para poder definir mejor los mecanismos implicados. “Queríamos estudiar los efectos iniciales del proceso de rejuvenecimiento, y ha sido una grata sorpresa observar mejoras tan evidentes a nivel molecular, sobre todo en el páncreas”, afirma la Dra. Dafni Chondronasiou, primera autora del artículo.
Dra. Dafni Chondronasiou: “Ha sido una grata sorpresa observar mejoras tan evidentes a nivel molecular, sobre todo en el páncreas”
Este trabajo se ha realizado en colaboración con cerca de 20 instituciones internacionales. Destaca la contribución de los grupos encabezados por la Dra. María Abad del Instituto Vall d´Hebron de Oncología en Barcelona, el Dr. Mario Fraga del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CINN-CSIC), la Universidad de Oviedo (Iuopa) y el Instituto de Investigaciones Médicas de Asturias (ISPA); el Dr. Guido Kroemer del Instituto Gustave Roussy de París, y el Dr. Wolf Reik del Instituto Babraham de Cambridge (Reino Unido), recientemente nombrado director del Altos Labs Cambridge Institute.
Los factores de Yamanaka y la reprogramación celular
Todos los tejidos del organismo se caracterizan por tener células muy especializadas, como las neuronas o las células musculares, entre muchas otras. La identidad de estas células se consideraba fija e inamovible hasta que el investigador japonés Shinya Yamanaka encontró una forma de “reprogramarlas” introduciendo en ellas altos niveles de cuatro proteínas, denominadas “factores de Yamanaka” (OCT4 , SOX2, KLF4 y MYC). Aunque estas proteínas se pueden encontrar en algunas de nuestras células, es la presencia simultánea de altos niveles de las cuatro proteínas lo que es capaz de cambiar la identidad de las células.
Esta técnica permite realizar algo antes impensable. En concreto, partir de células de un paciente que sean fáciles de obtener y convertirlas en otras difíciles o imposibles de conseguir como células cardiacas o neuronas, que luego se pueden usar para aplicaciones de terapia celular. Gracias a estos avances, el Dr. Yamanaka fue galardonado con el Premio Nobel de Medicina en 2012, apenas seis años después de su descubrimiento.
Aunque estas proteínas se pueden encontrar en algunas de nuestras células, es la presencia simultánea de altos niveles de las cuatro proteínas lo que es capaz de cambiar la identidad de las células
En 2013, en un trabajo liderado por la Dra. María Abad y el Dr. Serrano se logró repetir la reprogramación celular en el interior de animales de experimentación. Es decir, sin necesidad de extraer las células de partida, reprogramarlas in vitro y luego volver a implantarlas. Sin embargo, es importante señalar que cambiar la identidad de las células en un organismo vivo ocasiona importantes desajustes en los tejidos. Estos pierden su función y acaban produciendo un tipo de tumores que son característicos del estado embrionario, llamados teratomas. A pesar de eso, estos hallazgos abrieron la puerta a estudiar la reprogramación directamente en animales.
El hito del rejuvenecimiento de los órganos
Tres años después, en el laboratorio dirigido por el Dr. Juan Carlos Izpisúa, en La Jolla (California), se observó que, si se iniciaba la reprogramación en animales y se interrumpía a mitad del proceso, las células volvían a su identidad inicial. Esto evitaba los desajustes celulares y los teratomas.
Para su sorpresa, el equipo de Izpisúa Belmonte comprobó que cuando este proceso de reprogramación parcial y reversible se repetía durante múltiples ciclos, el resultado final era un rejuvenecimiento celular que afectaba a todo el organismo, haciendo que los ratones fueran más sanos y resistentes a las enfermedades. Así, en 2016 se despertó un enorme interés por este método de rejuvenecimiento celular, que todavía no se entiende en toda su complejidad y que es estudiado en detalle por numerosos laboratorios.
