Una diminuta criatura con branquias, una especie de sonrisa y una piel verde brillante acaba de dar a los científicos una pista clave para resolver uno de los mayores misterios de la biología: la regeneración de extremidades.
Las salamandras acuáticas llamadas ajolotes son conocidas por su inusual capacidad de regenerar extremidades perdidas por lesiones o amputaciones. Ahora, investigadores han descubierto más sobre el complejo proceso detrás de esta superpotencia en un nuevo estudio publicado el martes en Nature Communications.
“Una pregunta de larga data en el campo ha sido cuáles son las señales que indican a las células en el lugar de la lesión que regeneren solo la mano, por ejemplo, o que regeneren un brazo completo”, afirmó el autor principal del estudio, James Monaghan, profesor de biología y director del Instituto de Imágenes Químicas de Sistemas Vivos de la Universidad de Northeastern.
Resulta que una sustancia llamada ácido retinoico, presente comúnmente en los tratamientos para el acné con retinol, es responsable de indicar qué partes del cuerpo deben regenerarse las células lesionadas de un ajolote, y cómo, según el estudio.
El ácido retinoico también es importante en el desarrollo de embriones humanos, ya que indica a las células dónde desarrollar cabeza, cabezas y patas, explicó Monaghan. Sin embargo, por una razón desconocida, la mayoría de nuestras células pierden la capacidad de “escuchar” las señales regenerativas de la molécula durante el embarazo.
Y aunque la regeneración de extremidades humanas completas todavía parece ciencia ficción, Monaghan afirmó que estudiar la función de señalización del ácido retinoico en estos anfibios podría ayudar a desarrollar nuevos métodos de curación humana y terapias génicas.
Estudio del ácido retinoico en ajolotes
Los ajolotes no brillan en la oscuridad de forma natural. Para observar las señales de señalización del ácido retinoico, el equipo de Monaghan utilizó ajolotes modificados genéticamente que emiten un brillo verde fluorescente allí donde la molécula activa las células lesionadas.
Inicialmente, el equipo de investigación adoptó un enfoque más “Frankenstein” al inyectar cantidades excesivas de ácido retinoico en los sistemas de las salamandras y observar el efecto. En el lugar de las amputaciones, los ajolotes crecían más de lo necesario, reemplazando una mano por un brazo completo.
“Si se inyecta una gran cantidad de ácido retinoico en (una lesión), se activan todos estos genes que probablemente no tienen nada que ver con el patrón necesario”, explicó Catherine McCusker, profesora asociada de biología en la Universidad de Massachusetts Boston, quien no participó en el estudio, pero también investiga la regeneración de las extremidades de las salamandras.
Para comprender mejor cómo los ajolotes utilizaban sus niveles naturales de ácido retinoico para la regeneración de las extremidades, Monaghan y su equipo modificaron su enfoque.
“Descubrimos que una sola enzima es responsable de descomponer el ácido retinoico en el cuerpo de los ajolotes”, explicó Monaghan. Cuando su equipo bloqueó esta enzima, se repitieron los mismos efectos Frankenstein. “Esto es realmente emocionante y nos dejó atónitos, porque demuestra que los niveles de ácido retinoico (natural) están controlados por su degradación”.
En otras palabras, una mano de ajolote lesionada sabe que no debe convertirse en un brazo, en parte porque la enzima CYP26B1 impide que el proceso de regeneración avance, explicó McCusker.
Hasta ahora, comprender esta relación en el sistema regenerativo de un ajolote es solo una pieza del rompecabezas, afirmó Monaghan. El siguiente paso será identificar exactamente a qué genes se dirige el ácido retinoico dentro de las células durante la regeneración para comprender mejor el “modelo” que siguen esas células.
Lo que los humanos pueden aprender de los ajolotes
Cuando las células de un ajolote se lesionan, pasan por un proceso llamado desdiferenciación, en el que pierden su “memoria” y vuelven a un estado embrionario, explicó Monaghan. En este estado embrionario, las células se centran en generar nuevas extremidades y pueden volver a escuchar las señales del ácido retinoico para desarrollarse y crecer.
Sin embargo, las células humanas no se desdiferencian al lesionarse, por lo que no pueden responder a las señales del ácido retinoico. En cambio, nuestros tejidos reaccionan a la lesión cicatrizando, acumulando grandes cantidades de colágeno y dando por finalizado el proceso, explicó Monaghan.
Pero ¿y si hubiera una manera de que las células humanas pudieran seguir estas órdenes para reconstruir extremidades?
“Esta pregunta es sumamente interesante en lo que respecta a la terapia génica, porque quizá no necesitemos añadir ni eliminar genes para inducir la regeneración en humanos; simplemente podemos activar o desactivar los genes adecuados en el momento oportuno”, dijo Monaghan, haciendo referencia a tecnologías como CRISPR, que permiten a los científicos modificar el ADN para prevenir y tratar enfermedades.
La regeneración de las extremidades humanas probablemente esté muy lejos, pero una vez que los científicos comprendan mejor la señalización del ácido retinoico, la tecnología podría ayudar a devolver esta capacidad regenerativa a las células humanas para curar heridas y prevenir la cicatrización, afirmó McCusker.
Parte de la investigación de McCusker se enfoca en cómo acelerar el proceso de regeneración de las extremidades. En el caso de los ajolotes, puede que solo se necesiten un par de días para que sus pequeñas manos vuelvan a crecer, pero en un ser humano adulto, ese proceso podría llevar años, añadió McCusker.
“Es importante que sigamos con esta investigación de biología básica”, dijo McCusker. “Estamos encontrando maneras extraordinariamente novedosas de hacer cosas que no creemos que sean posibles actualmente con la medicina humana actual”.