Una nueva investigación de la Escuela de Ingeniería de la Universidad del Sur de California Viterbi podría ser clave para nuestra comprensión de cómo funciona el proceso de envejecimiento. Los hallazgos potencialmente allanan el camino para mejores tratamientos contra el cáncer y nuevos medicamentos revolucionarios que podrían mejorar enormemente la salud humana en los años crepusculares.
“Para beber de la fuente de la juventud, tienes que averiguar dónde está la fuente de la juventud y entender qué está haciendo la fuente de la juventud”, dijo Graham. “Estamos haciendo lo contrario; estamos tratando de estudiar las razones por las que las células envejecen, para que podamos diseñar tratamientos para un mejor envejecimiento”.
¿Qué hace que las células envejezcan?
Para lograr esto, la autora principal Alireza Delfarah, una estudiante graduada en el laboratorio de Graham, se centró en la senescencia, un proceso natural en el que las células dejan de crear nuevas células de forma permanente. Este proceso es una de las causas clave del declive relacionado con la edad, que se manifiesta en enfermedades como la artritis, la osteoporosis y las enfermedades del corazón.
“Las células senescentes son efectivamente lo opuesto a las células madre, que tienen un potencial ilimitado para la auto renovación o división”, dijo Delfarah. “Las células senescentes nunca pueden volver a dividirse. Es un estado irreversible de detención del ciclo celular”.
El equipo de investigación descubrió que el envejecimiento y las células senescentes dejaron de producir una clase de sustancias químicas llamadas nucleótidos, que son los componentes básicos del ADN. Cuando tomaron células jóvenes y las obligaron a dejar de producir nucleótidos, se volvieron senescentes o envejecieron.
“Esto significa que la producción de nucleótidos es esencial para mantener las células jóvenes”, dijo Delfarah. “También significa que, si pudiéramos evitar que las células pierdan la síntesis de nucleótidos, las células podrían envejecer más lentamente”.
El equipo de Graham examinó las células jóvenes que proliferaban con firmeza y las alimentó con moléculas marcadas con isótopos estables de carbono, para rastrear cómo se procesaban los nutrientes consumidos por una célula en diferentes vías bioquímicas.
Scott Fraser y su laboratorio trabajaron con el equipo de investigación para desarrollar imágenes en 3D de los resultados. Las imágenes revelaron inesperadamente que las células senescentes a menudo tienen dos núcleos y que no sintetizan el ADN.
Antes de ahora, la senescencia se había estudiado principalmente en células conocidas como fibroblastos, las células más comunes que comprendían el tejido conectivo en los animales. El equipo de Graham, en cambio, se centra en cómo se produce la senescencia en las células epiteliales, las células que recubren las superficies de los órganos y estructuras en el cuerpo y el tipo de células en las que surge la mayoría de los cánceres.
Graham dijo que la senescencia es más conocida como la barrera protectora del cuerpo contra el cáncer: cuando las células sufren daños que podrían correr el riesgo de convertirse en cáncer, entran en senescencia y dejan de proliferar para que el cáncer no se desarrolle ni se propague.
“A veces la gente habla de la senescencia como una espada de doble filo, que protege contra el cáncer, y eso es algo bueno”, dijo Graham. “Pero también promueve el envejecimiento y enfermedades como la diabetes, la disfunción cardíaca o la aterosclerosis y la disfunción general del tejido”, dijo.
Se mostraron células no senescentes con diferentes colores. derecha: las células senescentes aparecían a menudo con múltiples núcleos azules y no sintetizaban ADN. Crédito: Universidad del sur de California.
Graham dijo que el objetivo no era prevenir completamente la senescencia, porque eso podría desencadenar células cancerosas.
“Pero, por otro lado, nos gustaría encontrar una manera de eliminar las células senescentes para promover un envejecimiento saludable y una mejor función”, dijo.
Graham dijo que la investigación del equipo tiene aplicaciones en el campo emergente de los senolíticos, el desarrollo de medicamentos que podrían eliminar las células envejecidas. Dijo que los ensayos clínicos en humanos aún se encuentran en las primeras etapas, pero los estudios con ratones han demostrado que, al eliminar las células senescentes, los ratones envejecen mejor y tienen una vida más productiva.
“Pueden tomar un ratón que esté envejeciendo y disminuyendo en su función, tratarlo con medicamentos senolíticos para eliminar las células senescentes, y el ratón se rejuvenece. En todo caso, estos medicamentos senolíticos son la fuente de la juventud”, dijo Graham.
Añadió que para que los medicamentos senolíticos se diseñaran con éxito, era importante identificar lo que es exclusivo de las células senescentes, para que los medicamentos no afecten a las células normales no senescentes.
“Ahí es donde estamos entrando: estudiando el metabolismo de las células senescentes y tratando de descubrir cómo las células senescentes son únicas, para que puedas diseñar terapias dirigidas alrededor de estas vías metabólicas”, dijo Graham.
Mayor información en: Alireza Delfarah et al, “Inhibition of nucleotide synthesis promotes replicative senescence of human mammary epithelial cells”, Journal of Biological Chemistry 2019.