La célula lo hace todo nuevo: la renovación de la competencia celular

La renovación y la Pascua simplemente encajan como un guante. Así que hoy os traemos la tercera y última experiencia de nuestras células: la renovación. También en este caso, nuestras células son verdaderos maestros del arte. Sin embargo, nosotros (por desgracia) solemos influir negativamente en sus capacidades naturales.

Hoy revelamos el mayor secreto de la humanidad. Porque nosotros -o mejor dicho, Nina Ruge y el Dr. med. Dominik Duscher- lo hemos descifrado, el secreto de la vida: nuestras células pueden desarrollarse y renovar y así asegurar nuestra existencia.

No, bromas aparte, porque esto lo sabemos desde hace tiempo. Nuestras células -especialmente las células madre embrionarias- tienen la capacidad de convertirse en todas las células que existen en nuestro cuerpo y que son necesarias para formar nuestro cuerpo adulto. Por eso su capacidad de transformación se denomina "pluripotente" o multitarea.

Sin embargo, a partir del nacimiento, nuestras células pierden esta capacidad. Las células madre adultas -como se denominan entonces- sólo pueden dar lugar a células de un único órgano, por ejemplo, células de la piel, de la grasa o de la médula ósea. Por ello, se denominan "multipotentes" o multigenerados. Forman las células necesarias del órgano donde y como se necesitan. Sin embargo, estas células formadas tienen un propósito y, por lo tanto, se denominan "unipotentes".

Las células madre adultas representan, por tanto, nuestro almacén de repuestos, por así decirlo. Producen la reposición de las células de los órganos que necesitamos debido a la muerte celular controlada y, por tanto, son verdaderos maestros de la división. Un círculo eterno de renovación, al menos en teoría. Porque nuestras células madre adultas también se ven afectadas por el proceso de envejecimiento, tal y como han podido comprobar el Dr. med. Duscher y su equipo. Se cansan, se vuelven perezosos y finalmente se niegan a servir. ¿Y qué hacemos cuando se nos acaba el suministro?

Avances en la investigación

Shinya Yamanaka del Universidad de Kioto ha estado trabajando en esta cuestión. Su respuesta: si nos quedamos sin células madre multipotentes, simplemente las reponemos con las pluripotentes. De hecho, en 2006/2007 fue el primero que consiguió devolver a las células unipotentes el estado pluripotente de las células madre embrionarias con la ayuda de virus. Accionó el interruptor de "reinicio", por así decirlo, y las "células madre pluripotentes inducidas" -o células iPS para abreviar- resultantes fueron capaces de volver a convertirse en cualquier célula necesaria en el cuerpo y proporcionar nuevos reemplazos. Sus investigaciones le valieron incluso, junto a su colega John Gurdon, el Premio Nobel de Medicina en 2012. Pero, por desgracia, no se vio coronado por un éxito duradero, ya que resultó que las células iPS creadas eran más propensas a la degeneración y, por tanto, al cáncer.

Donde antes fracasaron, Timo Otonkoski y su grupo de investigación en Helsinki abrieron un nuevo y prometedor camino para la ciencia en 2018. Desarrollaron una tijera genética - CRISPR/Cas - que puede utilizarse para cortar genes del ADN e insertar nuevos genes. Así, pudieron activar las regiones genéticas existentes de forma natural en las células de la piel humana que son responsables de las capacidades pluripotentes de las células madre embrionarias. Sin embargo, sólo estamos al principio de la investigación y probablemente tendremos que ser pacientes hasta que podamos ver aplicaciones reales.

¿Qué significa esto para nosotros?

Así que volvemos -al menos por ahora- a nuestras células madre adultas y su envejecimiento. Si no podemos reemplazarlos, la cuestión es si podemos evitar o ralentizar su deterioro. Para ello, sin embargo, debemos aclarar primero la cuestión de por qué se fatigan en primer lugar. La razón es sencilla: cuanto más a menudo se duplican o renuevan nuestras células madre, más difícil les resulta este proceso. Con cada una de estas duplicaciones, nuestra célula madre tiene que duplicar 3.300 millones de pares de bases y algo puede ir rápidamente mal. Así que aproximadamente uno de cada millón de pares de bases se inserta de forma incorrecta. Como resultado, cada una de nuestras células sufre alrededor de 100.000 daños en el ADN cada día.

Una tasa de error que mantiene en vilo a nuestros sistemas de reparación. Se encargan de reparar el ADN dañado o -si la reparación ya no es posible- de enviar a la célula madre a una muerte celular controlada, la apoptosis. Hasta aquí, un sistema bien pensado de la naturaleza que además funciona de maravilla.

Sin embargo, se convierte en un problema cuando el estrés oxidativo, los radicales libres del oxígeno o los factores exógenos como la radiación UV, las toxinas químicas o los virus aumentan aún más la tasa de fallos, de modo que nuestros sistemas de reparación simplemente se ven desbordados y ya no pueden hacer frente a la renovación y la transformación.

El resultado

Las células dañadas ya no se reparan o se envían a la muerte celular. En cambio, en nuestro organismo se acumulan células rotas que ya no son capaces de dividirse debido a los daños en su ADN -causados por divisiones demasiado frecuentes o por influencias externas-, las llamadas células senescentes. Fueron descubiertos por primera vez en 1960 por Leonard Hayflick, que en su momento fue ridiculizado por su descubrimiento.

Hoy las cosas parecen muy diferentes. Porque hoy sabemos del peligro que representan las células senescentes. Aunque ya no son capaces de dividirse, siguen siendo muy activos. Producen cientos de proteínas, como las citocinas de control. Con sus mensajes, aún pueden influir en las células vecinas, por ejemplo, desencadenando reacciones inflamatorias.

Hasta cierto punto, la senescencia de las células está pensada por la naturaleza para facilitar la identificación y eliminación de las células dañinas. Sin embargo, en la vejez -más concretamente a partir de los 50 años- las células senescentes se acumulan en gran número y bloquean los procesos efectivos de nuestras células debido a su número y a la cantidad de señales falsas asociadas.

Conclusión

El hecho es: demasiadas células senescentes son malas para nosotros y para nuestro cuerpo. En consecuencia, tenemos que asegurarnos de que las células rotas sean estimuladas a regenerarse para que puedan volver a hacer su trabajo como células renovadas. Y aquí es donde entra en juego una pequeña proteína cuya investigación les valió a Gregg Semenza, Sir Peter Ratcliffe y William Kaelin el Premio Nobel de Medicina en 2019: el Factor Inducible por Hipoxia -o HIF para abreviar-.

Esta proteína HIF se encuentra en cada una de nuestras células. Se trata, en efecto, de una bomba de relojería fabricada por la naturaleza y dependiente del oxígeno. ¿Cómo es eso? Bueno, simplemente. Si hay suficiente oxígeno en la célula - una indicación de un estado equilibrado y tranquilo de nuestro cuerpo - la proteína HIF es desactivada por el oxígeno en la célula. Sin embargo, si se produce una situación de estrés -el oxígeno en la célula disminuye-, la molécula HIF puede migrar sin obstáculos al núcleo de la célula y desencadenar allí la llamada expresión génica, un fuego artificial de producción de proteínas para más de 300 procesos celulares que inicia el proceso de regeneración celular. Así, la proteína HIF es casi el capitán de una flota de cadenas de señalización para iniciar la renovación celular.

Por lo tanto, podemos controlar decisivamente la renovación de nuestras células a través de esta pequeña proteína. Actualmente, los científicos de todo el mundo están ocupados investigando con mayor precisión cómo actuar sobre esta proteína para forzar la reacción correspondiente. Sin embargo, lo que podemos hacer mientras tanto es reducir los factores negativos como el estrés oxidativo, los radicales libres del oxígeno o los factores exógenos como la radiación UV, las toxinas químicas o los virus, y estimular nuestras células para que se renueven y se autofagien.

¿Qué es lo siguiente?

En cualquier caso, estamos muy ilusionados por ver qué más descubren los investigadores en este campo. Ya sea devolviendo nuestras células al estado pluripotente de las células madre embrionarias o influyendo en la proteína HIF, las aplicaciones potenciales serían sencillamente enormes: desde el tratamiento y la curación de enfermedades hasta la ralentización del proceso de envejecimiento y la conservación de la juventud.

En cualquier caso, estamos convencidos de que una competencia celular que ya ha sido galardonada con el Premio Nobel de Medicina dos veces en los últimos 10 años sólo puede ser muy relevante para el futuro de nuestra sociedad. Y esto demuestra una vez más la extraordinaria importancia de la investigación sobre el envejecimiento y la renovación celular en nuestra época.