Nuevo Algoritmo Podría Combatir el Cáncer y Otras Enfermedades

5 febrero 2018  |  MundoCiencia Oficial
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Reprogramación Célular Gracias a la Matemática

Uno de los descubrimientos científicos más importantes en las últimas décadas ha sido el desarrollo de las células madre pluripotentes inducidas (un tipo de células madre con características pluripotenciales derivadas artificialmente de una célula que inicialmente no era pluripotencial), las cuales permiten a los especialistas llevar de nuevo las células adultas a un estado embrionario virgen, en el que luego pueden manipularlas y convertirlas en una nueva estructura celular. Eso sí, este proceso suele tomar mucho tiempo.

No obstante, un novedoso desarrollo pretende disminuir considerablemene este tiempo evitando todos los pasos intermedios  al reprogramar las células directamente para que estas se transformen en aquello que deseamos.

“Las células en nuestro cuerpo siempre se auto-especializan”, dijo la investigadora en bioinformática, Indika Rajapakse, de la Universidad de Michigan (EE.UU.).

“Nuestra propuesta podría proporcionar un suerte de “atajo” para lograr exactamente lo mismo, es decir, ayudar a cualquier célula del cuerpo a convertirse en un tipo de célula especializada”.

Esquema de la generación de células madre pluripotenciales inducidas (iPS) a partir de células adultas (reprogramación). (1) Se aíslan y cultivan las células adultas que se van a utilizar como . (2) Se hace la transferencia de genes exógenos provenientes de células madres a las células por medio de vehículos retrovirales. Las células de color rojo indican que son células transfectadas que ya expresan los genes exógenos. (3) Se cultivan las células transfectadas con métodos de cultivo de células madre usando células inactivadas como capas alimentadoras (color gris). (4) Un subgrupo pequeño de estas células transfectadas se transforman en células madres pluripotenciales inducidas (iPS) y desde ese momento en adelante producen colonias de células madre.

Esquema de la generación de células madre pluripotenciales inducidas (iPS) a partir de células adultas (reprogramación). (1) Se aíslan y cultivan las células adultas que se van a utilizar. (2) Se hace la transferencia de genes exógenos provenientes de células madres a las células por medio de vehículos retrovirales. Las células de color rojo indican que son células transfectadas que ya expresan los genes exógenos. (3) Se cultivan las células transfectadas con métodos de cultivo de células madre usando células inactivadas como capas alimentadoras (color gris). (4) Un subgrupo pequeño de estas células transfectadas se transforman en células madres pluripotenciales inducidas (iPS) y desde ese momento en adelante producen colonias de células madre. Esquema: Wikipedia.org

Las verdaderas raíces de este descubrimiento se remontan al año 1989, cuando los investigadores del Fred Hutchinson Cancer Research Center encontraron una forma de convertir las células adultas de la piel en células musculares.

En ese entonces, consiguieron su meta al exponer dichas células a una proteína llamada factor de transcripción  (TF, por sus siglas en inglés), que ayuda a regular en ellas su expresión génica. Configurando así tanto el tipo de células en las que se convertirán, como su crecimiento o su muerte.

En la investigación de 1989, el equipo trabajó con una molécula de TF llamada MyoD. Tras varios estudios, lograron dar con una técnica para inducir células madre pluripotentes, utilizando la manipulación de células con TF denominadas POU5F1, SOX2, KLF4 y MYC.

Ahora, Rajapakse y su equipo se han apoyado en aquella investigación de finales de los 80’s, introduciendo nuevos conocimientos sobre el ADN y las estructuras del genoma, para desarrollar un algoritmo matemático que identifique con éxito las variantes responsables de reprogramar las células.

Matemática aplicada a la genética

El nuevo método aplicado por los científicos se basa en crear representaciones tridimensionales del genoma (denominadas “datos HI-C”), las cuales ayudarían a definir el tiempo y secuencia correcta para introducir la proteína TF en las células, dando lugar a su transformación en una nueva forma celular especializada.

“Hoy en día contamos con tantos datos sobre el ARN, el factor de transcripción o la configuración cromosómica, que podemos concebir una célula especializada en tan solo un paso”, comentó Rajapakse .

Este nuevo recurso resulta muy emocionante, pues nos podría ayudar a producir cualquier tipo de tejido y a revertir enfermedades como el cáncer o trastornos genéticos, al reprogramar las células responsables de los tejidos malignos o peligrosos, transformándolas en benignas.

Sin embargo, hasta el momento gran parte del trabajo ha sido teórico, aunque Rajapakse y su equipo esperan hacer pruebas de laboratorio tan pronto como sea posible. Asimismo, están publicando sus avances periódicamente, para que otros científicos se unan al proyecto y puedan usar el algoritmo ya sea para combatir el cáncer o para llevar su aplicación a otras áreas.

La reprogramación celular es una gran oportunidad para lograr cambios reales y positivos en el ámbito de la medicina. Foto: Pixabay.com

La reprogramación celular es una gran oportunidad para lograr cambios reales y positivos en el ámbito de la medicina. Foto: Pixabay.com

“Este trabajo también tiene importantes implicaciones para la medicina regenerativa y la ingeniería de tejidos, ya que nos proporciona un método de generar cualquier tipo de célula deseada”, explicó uno de los miembros del equipo, el biólogo en células madre, Max Wicha.

“Igualmente, demuestra la belleza de combinar las matemáticas y la biología para desentrañar los misterios de la naturaleza”.

Fuentes: Futurism.com, Sciencealert.com, Wikipedia.org

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