Logran rejuvenecer órganos de ratones mediante reprogramación celular

Muchas enfermedades, entre ellas el cáncer, están relacionadas con el envejecimiento. Con el incremento de la esperanza de vida, estas dolencias son cada vez más prevalentes. Investigar y entender este proceso es, por lo tanto, crucial para hacer frente a estas patologías y también para favorecer una vejez más saludable.

Una de las áreas de investigación dentro de este campo es el rejuvenecimiento, es decir, el restablecimiento de las características propias de edades más tempranas en células o tejidos envejecidos.

El objetivo de este trabajo fue identificar los procesos iniciales de la reprogramación in vivo y del rejuvenecimiento celular con la idea de identificar aquellos en los que se pueda intervenir en estudios futuros, ya sea a través de fármacos o bien a nivel nutricional

Manuel Serrano, investigador del IRB Barcelona

Científicos del laboratorio de Plasticidad Celular y Enfermedad del Instituto de Investigación Biomédica (IRB) de Barcelona, liderados por el investigador ICREA Manuel Serrano, han logrado 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 roedores.

“El objetivo de este trabajo fue identificar los procesos iniciales de la reprogramación in vivo y del rejuvenecimiento celular con la 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 Serrano.

Los factores de Yamanaka y la reprogramación celular

Todos los tejidos del organismo se caracterizan por tener un tipo de células muy especializadas, por ejemplo, las neuronas o las células musculares. La identidad de estas células se consideraba fija e inamovible hasta que el investigador japonés Shinya Yamanaka encontró la manera de reprogramarlas, al introducir en ellas altos niveles de cuatro proteínas conocidas como factores de Yamanaka (OCT4, SOX2, KLF4 y MYC).

Aunque estas moléculas pueden encontrarse en algunas de nuestras células, es la presencia simultánea de altos niveles de las cuatro proteínas lo que es capaz de modificar la identidad de las células.

Esta técnica permite realizar algo que hasta entonces era impensable: partir de células de un paciente que sean fáciles de obtener (por ejemplo, las de la piel) y convertirlas en otras que son muy difíciles o imposibles de conseguir, como células cardíacas o neuronas. Gracias a estos avances, Yamanaka obtuvo el Premio Nobel de Medicina en 2012, seis años después de su descubrimiento.

En 2013, otro trabajo, liderado por María Abad, del Instituto Vall d´Hebron de Oncología, junto a Manuel Serrano, 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.

Alterar la identidad de las células en un organismo vivo ocasiona importantes desajustes en los tejidos, que pierden su función y terminan por producir un tipo de tumores llamados teratomas

Sin embargo, alterar la identidad de las células en un organismo vivo ocasiona importantes desajustes en los tejidos, que pierden su función y terminan por producir 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.

Rejuvenecimiento de los órganos

Tres años después, en el laboratorio dirigido por Juan Carlos Izpisúa-Belmonte, en La Jolla (California, EE UU), se observó que, si se iniciaba la reprogramación en animales y se interrumpía a mitad del proceso, las células volvían a su identidad inicial, lo cual evitaba los desajustes celulares y los teratomas.

Para su sorpresa, el equipo de Izpisúa-Belmonte observó 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. Esto hizo que los ratones fueran más sanos y resistentes a las enfermedades.

Así, en 2016 se despertó un enorme interés por este método, que todavía no se entiende en toda su complejidad y que es estudiado en detalle por numerosos laboratorios.

Un paso más para entender el rejuvenecimiento

Los científicos han estudiado los cambios moleculares que suceden durante el envejecimiento y cómo estos son parcialmente revertidos por la reprogramación

En el nuevo estudio, publicado en la revista Aging Cell, los investigadores han estudiado los efectos de un único ciclo de estimulación de los factores de Yamanaka con el objetivo de poder definir mejor los mecanismos implicados.

Para ello, han analizado los cambios que suceden durante el envejecimiento en el metabolismo, la expresión de los genes y el estado del ADN de las células, y cómo estos son parcialmente revertidos por la reprogramación.

“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”, concluye Dafni Chondronasiou, primera autora del artículo.

Referencia:

Chondronasiou et al. “Multi‐omic rejuvenation of naturally aged tissues by a single cycle of transient reprogramming” Aging Cell (2022)