Científicos revelan cómo envejece el cuerpo: 7 millones de células mapeadas

El proceso de envejecimiento trae consigo un aumento en el riesgo de enfermedades graves como el cáncer, enfermedades cardíacas y demencia. Históricamente, los investigadores abordaron estas condiciones de manera individual. Sin embargo, un enfoque más reciente se centra en la posibilidad de que ralentizar el proceso de envejecimiento pueda reducir el riesgo de múltiples enfermedades a la vez. Para ello, es esencial comprender qué desencadena los cambios biológicos asociados con la edad.

Un nuevo estudio publicado en Science proporciona una visión sin precedentes sobre este proceso. Investigadores de la Universidad Rockefeller construyeron el atlas más detallado hasta la fecha sobre cómo el envejecimiento afecta a miles de subtipos celulares en 21 tejidos de mamíferos. Al analizar casi 7 millones de células individuales de ratones a tres edades diferentes, el equipo identificó cuáles son las células más vulnerables a lo largo del tiempo y qué factores pueden estar impulsando su declive.

"Nuestro objetivo era entender no solo qué cambia con el envejecimiento, sino por qué", afirmó Junyue Cao, quien lidera el Laboratorio de Genómica de Células Individuales y Dinámicas Poblacionales. "Al mapear tanto los cambios celulares como moleculares, podemos identificar qué impulsa el envejecimiento. Esto abre la puerta a intervenciones que apunten al proceso de envejecimiento en sí".

Uno de los hallazgos más sorprendentes fue que muchos cambios relacionados con la edad ocurren de manera sincronizada en múltiples órganos. Los investigadores también descubrieron que casi la mitad de estos cambios difieren entre machos y hembras.

Un censo celular masivo en 21 órganos

Para mapear el envejecimiento a esta escala, el equipo de Cao, liderado por el estudiante graduado Ziyu Lu, refinó un método conocido como ATAC-seq de célula única. Este enfoque examina cómo se empaqueta el ADN dentro de cada célula, revelando qué regiones del genoma son accesibles y activas, un indicador clave del estado y función de una célula.

Los investigadores aplicaron esta técnica a millones de células individuales tomadas de 21 órganos en 32 ratones a tres edades: un mes (adulto joven), cinco meses (maduro) y 21 meses (anciano).

"Lo notable es que todo este atlas fue generado por un solo estudiante graduado", destacó Cao. "La mayoría de los grandes atlas como este requieren grandes consorcios con docenas de laboratorios, pero nuestro método es mucho más eficiente que otros enfoques".

En total, el laboratorio identificó más de 1,800 subtipos celulares distintos, incluyendo muchos grupos raros que nunca habían sido descritos completamente. El equipo luego rastreó cómo los números de estas células cambiaron a medida que los ratones pasaron de la adultez joven a la mediana edad y luego a la vejez.

Cambios celulares tempranos y coordinados

Durante décadas, los científicos creyeron que el envejecimiento alteraba principalmente cómo funcionan las células, no cuántas de cada tipo existen. Este nuevo análisis desafía esa visión. Aproximadamente una cuarta parte de todos los tipos celulares mostraron cambios significativos en abundancia a lo largo del tiempo. Ciertas poblaciones de células musculares y renales disminuyeron drásticamente, mientras que las células inmunitarias se expandieron considerablemente.

"El sistema es mucho más dinámico de lo que realizamos", afirmó Cao. "Y algunos de estos cambios comienzan sorprendentemente temprano. A los cinco meses de edad, algunas poblaciones celulares ya habían comenzado a declinar. Esto nos dice que el envejecimiento no es solo algo que sucede al final de la vida; es una continuación de procesos de desarrollo en curso".

Igualmente sorprendente fue la sincronización de estos cambios. Estados celulares similares aumentaron y disminuyeron juntos en diferentes órganos. Este patrón sugiere que señales compartidas, posiblemente factores que circulan en el torrente sanguíneo, ayudan a coordinar el envejecimiento a través del cuerpo.

El estudio también reveló diferencias pronunciadas entre machos y hembras. Aproximadamente el 40 por ciento de los cambios asociados con el envejecimiento variaron significativamente por sexo. Por ejemplo, las hembras mostraron una activación inmune mucho más amplia a medida que envejecían.

"Es posible que esto pueda explicar la mayor prevalencia de enfermedades autoinmunes en mujeres", especuló Cao.

Puntos críticos genéticos y futuras terapias anti-envejecimiento

Más allá de contar cómo cambiaron las poblaciones celulares, los investigadores examinaron cómo cambiaron las regiones accesibles del ADN dentro de esas células a lo largo del tiempo. De 1.3 millones de regiones genómicas analizadas, aproximadamente 300,000 mostraron alteraciones significativas relacionadas con el envejecimiento. Alrededor de 1,000 de esos cambios aparecieron en muchos tipos celulares diferentes, reforzando la idea de que programas biológicos comunes impulsan el envejecimiento en todo el cuerpo. Muchas de estas regiones compartidas estaban vinculadas a la función inmunológica, la inflamación o el mantenimiento de células madre.

"Esto desafía la idea de que el envejecimiento es solo una degradación genómica aleatoria", afirmó Cao. "En cambio, vemos puntos críticos regulatorios específicos que son particularmente vulnerables, y estas son precisamente las regiones que deberíamos estudiar si queremos entender qué impulsa el proceso de envejecimiento".

Cuando el equipo comparó sus hallazgos con investigaciones anteriores, descubrieron que moléculas de señalización inmunitaria llamadas citoquinas pueden desencadenar muchos de los mismos cambios celulares observados durante el envejecimiento. Cao sugirió que los medicamentos diseñados para ajustar estas citoquinas podrían potencialmente ralentizar los procesos de envejecimiento coordinados en múltiples órganos.

"Este es realmente un punto de partida", concluyó Cao. "Hemos identificado los tipos de células vulnerables y los puntos críticos moleculares. Ahora la pregunta es si podemos desarrollar intervenciones que apunten a estos procesos de envejecimiento específicos. Nuestro laboratorio ya está trabajando en ese siguiente paso".

El atlas completo del envejecimiento está disponible al público en epiage.net.