En 2023, otro biobot reveló habilidades asombrosas. ¡El antropobot podría reparar neuronas! Más allá de las proezas de los biobots, estos experimentos revelan una consideración importante: ¡el “destino” de una célula no está fijo! No siguen necesariamente un camino predeterminado y son capaces de adaptarse a nuevas condiciones ambientales.
“¿Qué mecanismos permiten que determinadas células sigan funcionando tras la muerte de un organismo?”
En su nuevo estudio, Peter Noble y Alexander Pozhitkov observaron la expresión genética en células de peces cebra y ratones muertos. Contra todo pronóstico, observaron ráfagas de transcripción de ciertos genes. Sus resultados fueron publicados en la revista. Fisiología. Este estudio está intrínsecamente ligado al tiempo que se conservan los órganos y tejidos para los trasplantes, ya que continúan funcionando incluso después de la muerte del organismo. “Esta resiliencia plantea la siguiente pregunta: ¿qué mecanismos permiten que determinadas células sigan funcionando después de la muerte de un organismo? pregunta Peter Noble.
¿Por qué estudiar la expresión genética?
La información almacenada en el ADN se divide en genes: porciones de cromosomas. Una enzima, llamada ARN polimerasa, lee y transcribe la información contenida en estos genes en un nuevo código: los ARNm, también llamados “transcripciones”. Estos se utilizarán para fabricar moléculas útiles para la célula, como proteínas, por ejemplo. Otros tipos de ARN cumplen diversas funciones funcionales. Todos estos procesos bioquímicos se agrupan bajo el término “expresión genética”. Por tanto, se trata de un indicador de la actividad celular, pero no el único.
Sciences et Avenir: ¿Cómo empezó a interesarse por la frontera entre la vida y la muerte?
Pedro Noble: Cuando Alexander Pozhitkov me sugirió, tomando una cerveza, que estudiáramos la muerte, al principio pensé que era una broma. Pero ya vio más allá de nuestro trabajo actual. En aquel momento trabajábamos en el ADN y en la expresión de los genes, que está relacionada con su actividad. Intuitivamente, esperamos que las transcripciones genéticas estén activas durante la vida y cesen con la muerte, ¿verdad? Pero, contra todo pronóstico, descubrimos que la expresión de ciertos genes aumenta significativamente después de la muerte, ¡tanto en ratones como en peces cebra, por ejemplo!
Al principio era escéptico ante estos datos. Sin embargo, al aplicar una técnica estadística, identificamos distintas “ondas” de aumento en la abundancia de transcripciones. Es interesante observar que los genes en cuestión están asociados con diversos procesos biológicos, incluidos el estrés, la inmunidad, la inflamación, etc. La pregunta que surgió entonces fue: ¿por qué? Así que realmente no hemos intentado estudiar la frontera entre la vida y la muerte. Simplemente despertó nuestra curiosidad la pregunta de por qué la transcripción de ciertos genes aumentó justo después de la muerte del organismo.
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“Los mecanismos de supervivencia desempeñan un papel clave en la vida útil de las células y los tejidos”
¿Cómo podemos explicar la reestructuración espontánea de las células agrupadas?
La reestructuración espontánea de las células en grupos es una propiedad emergente que no se comprendía bien. Lo que resulta particularmente fascinante es que las células individuales pueden formar nuevos organismos multicelulares (como los xenobots) sin seguir vías de desarrollo predeterminadas.
Por ejemplo, en los embriones de rana, las células tienen cilios que utilizan para expulsar la mucosidad. Sin embargo, los xenobots reutilizan los cilios de otra manera: para navegar en su entorno. Este hallazgo sugiere que las células tienen una capacidad inherente para adaptarse a nuevas condiciones ambientales. Estudios futuros podrían profundizar en la plasticidad de los sistemas celulares. Trabajos anteriores también sugieren que las interacciones fisicoquímicas, como las redes bioeléctricas, actúan como el “pegamento cognitivo” que une las subunidades individuales en entidades emergentes más grandes.
¿Qué observaste al estudiar la expresión genética de células de animales muertos?
Ya en 2017 observamos un aumento en la transcripción de determinados genes, tras la muerte de peces cebra y ratones. Varias hipótesis podrían explicar estas “olas”. A lo largo de la evolución, es posible que se hayan desarrollado ciertas vías para promover la curación o la “reanimación” después de una lesión grave. Lo que constituiría una ventaja adaptativa. La mayor abundancia de transcripciones de respuesta a la inflamación, por ejemplo, indicaría que las células que aún están vivas después de la muerte del organismo detectan una señal de infección o lesión. Además, estos aumentos también podrían deberse a la rápida degradación de ciertos represores de genes o de vías completas que conducen a la transcripción de genes.
¿Cómo podemos explicar las disparidades en términos de esperanza de vida entre los diferentes tipos de células?
Nuestros recientes descubrimientos arrojan luz sobre los factores que influyen en la supervivencia y función de las células después de la muerte de un organismo. De hecho, su esperanza de vida varía mucho de un tipo de célula a otro. A modo indicativo, los glóbulos blancos en humanos mueren entre 60 y 86 horas después de la muerte. Pero algunas células musculares de ratón se pueden cultivar 14 días después de la muerte. Incluso llegamos al mes para los fibroblastos de ovejas y cabras.
La esperanza de vida depende, entre otras cosas, de la actividad metabólica de las células. Por ejemplo, las neuronas o las células del músculo cardíaco tienen grandes necesidades energéticas. Por tanto, son más difíciles de cultivar que las células grasas, los adipocitos o los fibroblastos, que tienen pocas necesidades energéticas.
Los mecanismos de supervivencia también desempeñan un papel clave en la vida útil de las células y los tejidos. Después de la muerte del organismo se observa un aumento significativo de la actividad de los genes relacionados con el estrés y los genes relacionados con el sistema inmunológico, lo que probablemente compensará la pérdida de la homeostasis, el equilibrio fisiológico de las células. Otros factores como traumatismos, infecciones, edad o sexo también afectan significativamente a la viabilidad celular. Ésta es una de las razones por las que los trasplantes representan un verdadero desafío médico.
Entonces, ¿cuáles son las interacciones entre estas variables y cómo permiten que las células funcionen después de la muerte? Una de las hipótesis que se podrían plantear es la siguiente: determinados canales presentes en las membranas celulares generan señales eléctricas, permitiendo que las células se comuniquen entre sí y realicen funciones. De este modo podrían moldear la estructura del organismo que forman.
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“La vida y la muerte se consideran tradicionalmente opuestas, pero no lo son”
¿Por qué podemos realmente hablar de un “tercer estado” entre la vida y la muerte?
Se nos ocurrió el concepto de “tercer poder” porque tradicionalmente la vida y la muerte se consideran opuestas, pero no lo son. Alexander y yo hemos hablado anteriormente del “crepúsculo de la muerte”, que definimos como la transición de un cuerpo vivo a un cadáver en descomposición. En aquel momento no éramos conscientes de la posibilidad de un tercer estado, del que informamos más tarde.
El tercer estado no corresponde a transformaciones del desarrollo, como la metamorfosis de las orugas en mariposas o la evolución de los renacuajos en ranas, porque se trata de procesos de desarrollo. El tercer estado se distingue de estas transformaciones porque las células tienen la capacidad de convertirse en organismos multicelulares con nuevas funciones. Imagínese tomar una sola célula de un ser humano vivo y, mediante sofisticadas técnicas de ingeniería, permitirle crecer hasta convertirse en un nuevo organismo multicelular. Este nuevo organismo ya no sería considerado un ser humano, pero ¿lo es? Está hecho del mismo material genético que un ser humano. ¿Deberíamos conceder a este nuevo organismo multicelular los mismos derechos que a un ser humano vivo? Otra pregunta interesante es: ¿cuáles son las nuevas propiedades o comportamientos de este nuevo organismo y cuáles son los mecanismos subyacentes?
¿Qué implicaciones prácticas pueden tener estos resultados para la medicina?
Las implicaciones prácticas son potencialmente numerosas, pero hasta ahora no se ha realizado ninguna. El laboratorio Levin, del que proceden los antrobots, sugiere que se podrían inyectar biobots en el cuerpo para disolver la placa en pacientes con aterosclerosis o para eliminar el exceso de mucosidad en pacientes que padecen fibrosis quística. Los robots creados a partir de tejidos vivos individuales también podrían usarse para administrar medicamentos sin desencadenar una respuesta inmune no deseada, ya que se cultivan a partir de las propias células del paciente. En cuanto a nuestro último trabajo, arroja luz sobre los mecanismos subyacentes de la donación de órganos y tejidos, así como del trasplante. Una mejor comprensión de cómo ciertas células continúan funcionando, e incluso se metamorfosean en nuevas entidades multicelulares algún tiempo después de la muerte de un organismo, es prometedora para el avance de la medicina personalizada y preventiva.
