Científicos logran revertir 60 años de envejecimiento celular en un avance revolucionario

Un grupo de científicos en Alemania logró un avance significativo en la investigación sobre el envejecimiento celular al revertir más de 60 años de envejecimiento en células humanas. Este hito se alcanzó al convertir células sanguíneas de un individuo de 80 años en células madre neuronales que presentan una firma molecular correspondiente a menos de 20 años.

Los investigadores del Hospital Universitario de Bonn y de la Universidad de Bonn llevaron a cabo esta transformación notable reprogramando células madre de glóbulos rojos inmaduros en células madre neuronales, las cuales pueden eventualmente desarrollarse en células cerebrales. Durante este proceso, los marcadores moleculares asociados al envejecimiento fueron efectivamente reiniciados, haciendo que las células fueran más de 60 años más jóvenes a nivel molecular.

A diferencia de enfoques anteriores, el rejuvenecimiento se produjo de manera gradual, permitiendo a los científicos seguir los cambios a lo largo de un periodo extenso. Este proceso más lento podría proporcionar pistas importantes sobre cómo se puede revertir el envejecimiento celular y ayudar en la investigación de tratamientos para enfermedades relacionadas con la edad.

Los hallazgos fueron publicados en la revista Aging Cell.

Transformación de células sanguíneas en células madre neuronales

El cuerpo humano alberga cientos de tipos de células especializadas, todas las cuales se originan a partir de un único óvulo fertilizado y comparten esencialmente las mismas instrucciones genéticas. Sin embargo, a medida que las células se desarrollan, adquieren roles específicos. En circunstancias normales, una célula de piel no puede transformarse en una célula de hígado, y una célula sanguínea no puede convertirse en una célula nerviosa.

Las técnicas modernas de laboratorio han permitido superar estas restricciones biológicas. Los científicos ahora pueden reprogramar ciertas células maduras para adoptar identidades completamente diferentes. Por ejemplo, se pueden convertir células de piel en células capaces de producir tejido nervioso, un enfoque que podría contribuir a tratamientos para enfermedades neurodegenerativas.

Este proceso se basa en una combinación de proteínas denominadas factores de transcripción, que regulan cómo se activan los genes. Al cambiar las instrucciones genéticas que sigue una célula, estas proteínas pueden redirigir su desarrollo y otorgarle una nueva identidad celular.

"Utilizando este método, hemos convertido directamente precursores de glóbulos rojos en células madre neuronales", explicó el profesor Dr. Oliver Brüstle, director del Instituto de Neurobiología Reconstructiva en el Hospital Universitario de Bonn.

Experimentos anteriores del equipo de Bonn ya habían demostrado que las células nerviosas generadas a través de este enfoque podían conectarse con neuronas existentes tras ser trasplantadas en los cerebros de ratones.

Reversión de más de 60 años de envejecimiento celular

La última investigación se centró en una consecuencia especialmente intrigante de la reprogramación celular: la drástica reversión del envejecimiento molecular.

"En nuestro estudio actual, sin embargo, nos enfocamos en un fenómeno diferente: la observación de que las células se rejuvenecen significativamente durante la reprogramación", enfatizó Brüstle, quien también es miembro del Área de Investigación Transdisciplinaria (TRA) Vida y Salud en la Universidad de Bonn.

Para determinar cuánto se habían rejuvenecido las células, los investigadores examinaron sus relojes moleculares, en particular marcadores biológicos conocidos como relojes epigenéticos. Estos relojes estiman la edad biológica de una célula analizando modificaciones químicas en el ADN que tienden a acumularse o cambiar a medida que los organismos envejecen.

Es importante destacar que estas modificaciones no alteran la secuencia de ADN en sí. En cambio, afectan la frecuencia con la que se utilizan ciertas instrucciones genéticas (epigenética). Debido a que estos patrones cambian de manera predecible con la edad, los científicos pueden utilizarlos para estimar cuán vieja parece una célula a nivel molecular.

Los resultados fueron sorprendentes. Tras la reprogramación, las células tomadas de un individuo de 80 años mostraron firmas de edad molecular correspondientes a alguien menor de 20. En otras palabras, el proceso había revertido más de seis décadas de envejecimiento celular.

"También sabemos que este rejuvenecimiento epigenético asegura que las células realmente se comporten como células jóvenes", afirmó el científico.

Un proceso de rejuvenecimiento más lento revela nuevas pistas

Los científicos han observado anteriormente que la reprogramación de células puede reiniciar su edad biológica. Sin embargo, demostraciones anteriores de este efecto involucraron un proceso más complicado que requería dos etapas distintas.

Primero, los investigadores convertían una célula existente, como una célula sanguínea, en una célula madre pluripotente. Estas células versátiles tienen casi caminos de desarrollo ilimitados porque pueden dar lugar a muchos tipos diferentes de células en todo el cuerpo.

Luego, la célula madre pluripotente se guiaba para convertirse en una célula madre neuronal, que es más especializada y puede producir células que se encuentran en el sistema nervioso.

Este enfoque convencional produce rejuvenecimiento relativamente rápido, lo que dificulta examinar todos los cambios que tienen lugar.

Los investigadores de Bonn, en cambio, eludieron completamente la etapa pluripotente.

"En contraste, convertimos células sanguíneas directamente en células madre neuronales, es decir, sin pasar primero por la etapa de células pluripotentes", dijo Brüstle. "En nuestro enfoque, el rejuvenecimiento ocurrió gradualmente y pudo ser seguido durante más de 100 días".

Los investigadores observaron una reducción dramática en la edad molecular, destacando un rejuvenecimiento de aproximadamente 60 años después de 50 días. Dado que el proceso continuó durante un período mucho más largo, los científicos pudieron examinar los cambios biológicos a medida que se desarrollaban en lugar de observar solo el resultado final.

Implicaciones del rejuvenecimiento celular para la investigación del Alzheimer

La capacidad de observar cómo las células se vuelven gradualmente más jóvenes podría ser particularmente valiosa para los científicos que intentan entender los mecanismos que controlan el envejecimiento biológico.

Al estudiar esta transformación extendida, los investigadores pueden investigar qué vías moleculares están involucradas y probar si ciertas sustancias pueden acelerar o ralentizar el proceso de rejuvenecimiento.

"El rejuvenecimiento que se extiende a lo largo de un período tan largo es ideal como modelo experimental: dado que los relojes epigenéticos se reinician lentamente durante varias semanas, podemos utilizar este modelo para investigar qué factores y sustancias activas aceleran o ralentizan el proceso de rejuvenecimiento".

Los hallazgos podrían ser especialmente relevantes para la neurociencia, donde el envejecimiento está estrechamente relacionado con el desarrollo de condiciones neurológicas graves. Aunque el trabajo no establece un tratamiento capaz de revertir el envejecimiento en personas, ofrece un modelo de laboratorio para investigar cómo las células recuperan características juveniles.

Esto podría eventualmente ayudar a los científicos a comprender mejor los cambios celulares asociados con condiciones como la enfermedad de Alzheimer.

"¡Después de todo, la edad es el factor de riesgo más importante para enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer!"

La investigación involucró equipos del Hospital Universitario de Bonn, la Universidad de Bonn y la Universidad RWTH de Aachen. El financiamiento fue proporcionado por el programa Horizonte 2020 de la UE, la Fundación Alemana de Investigación (DFG) y el Ministerio Federal de Investigación, Tecnología y Espacio (BMFRT).

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