Científicos descubren por qué algunas células con ADN duplicado no mueren

Cada segundo, innumerables células en el cuerpo humano se dividen para crear nuevas células, un proceso esencial que depende de la colaboración precisa de miles de moléculas. Sin embargo, a veces este proceso se interrumpe de maneras inesperadas.

Antes de que una célula pueda dividirse en dos, debe copiar todo su ADN para que cada nueva célula reciba un plano genético completo. En ciertos casos, el ADN se copia exitosamente, pero la célula nunca se divide completamente. El resultado es una única célula con el doble de ADN normal, una condición conocida como duplicación del genoma completo (WGD).

Para ilustrar esto, se puede imaginar como si se hicieran dos fotocopias de un documento, pero accidentalmente ambas copias se colocan en la misma carpeta en lugar de separarlas.

Los científicos han sabido durante mucho tiempo que la duplicación del genoma completo puede tener consecuencias significativas. Las células con ADN adicional pueden dejar de funcionar normalmente, volverse inactivas, morir, transformarse en otros tipos celulares, acumular daños relacionados con la edad o contribuir a enfermedades como el cáncer.

Dos formas diferentes en que las células pueden fallar

Investigadores de la Universidad de Hokkaido se propusieron entender si la forma específica en que una célula falla durante la división afecta lo que sucede después.

El equipo se centró en dos causas principales de duplicación del genoma completo: la falla en la citocinesis y el deslizamiento mitótico.

Durante la falla en la citocinesis, la célula completa casi todo el proceso de división, pero falla en el paso final donde se separa físicamente en dos células. En el deslizamiento mitótico, la célula inicia el proceso de división pero sale demasiado pronto antes de que sus cromosomas se separen adecuadamente.

"Si bien la duplicación del genoma completo ocurre a través de múltiples procesos celulares, no estaba claro si las diferencias en la ruta afectan las características de las células resultantes", afirmó el profesor asociado Ryota Uehara, autor correspondiente del estudio.

Aunque ambos errores dejan a las células con ADN duplicado, los investigadores descubrieron que los resultados son dramáticamente diferentes.

Por qué algunas células con ADN duplicado sobreviven

Utilizando técnicas de imagen celular en vivo y etiquetado específico de cromosomas, los científicos rastrearon cómo se comportaron las células después de experimentar la duplicación del genoma completo a través de los dos mecanismos diferentes.

Las células creadas por falla en la citocinesis mostraron ser mucho más estables y tenían una mayor probabilidad de sobrevivir. En cambio, las células producidas por deslizamiento mitótico a menudo mostraron una distribución desigual de cromosomas y tasas de supervivencia más bajas.

Los investigadores encontraron que la organización de los cromosomas era el factor clave detrás de estas diferencias. En el deslizamiento mitótico, los cromosomas a menudo se dividen de manera desigual, creando un severo desequilibrio genético que reduce la capacidad de supervivencia de la célula. En la falla en la citocinesis, la distribución de los cromosomas se mantiene más equilibrada, lo que permite que las células se mantengan más estables.

El equipo también descubrió que, al mejorar experimentalmente la separación de los cromosomas en células que experimentaban deslizamiento mitótico, las células se volvieron significativamente más viables.

Implicaciones para la investigación del cáncer

Estos hallazgos podrían tener importantes implicaciones para el tratamiento y la prevención del cáncer. La duplicación del genoma completo se encuentra comúnmente en células cancerosas, y algunas terapias contra el cáncer pueden desencadenarla de manera no intencionada. Las células que sobreviven después de ganar ADN adicional pueden continuar multiplicándose y potencialmente contribuir a la recurrencia de tumores.

La nueva investigación sugiere que dirigirse a los procesos de separación de cromosomas podría ayudar a prevenir que las células anormales sobrevivan y continúen creciendo.

"Existen diferentes mecanismos a través de los cuales puede ocurrir la duplicación del genoma completo, pero sus impactos distintos han sido en gran medida pasados por alto", concluyó Uehara. "Desafiamos esta visión convencional al comparar células formadas a través de diferentes mecanismos y encontramos que estas diferencias pueden influir en el comportamiento celular a largo plazo."