MicroARN: Descifrado el código que utilizan las células humanas para enviarse mensajes a distancia | Ciencia

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La mayor conversación de un ser humano es dentro de sí mismo. Una persona está formada por unos 30 billones de células: neuronas en el cerebro, glóbulos rojos, adipocitos en la grasa… La comunidad científica ha pensado durante décadas que cada una de estas células arrojaba basura en unas bolas de unas 100 millonésimas de un milímetro, pero el error fue enorme. El equipo del científico sueco Jan Lötvall descubrió hace 15 años que estas vesículas expulsadas, llamadas exosomas, no eran bolsas de desechos, sino paquetes de información genética que viajaban por el cuerpo. Era un sistema de comunicación remota entre células humanas. Un equipo de la Universidad de Harvard (EEUU), liderado por el biólogo español Rubén García y el médico estadounidense Ronald Kahn, ha aclarado ahora los detalles de esta enorme conversación interna.

Los exosomas están impulsando una revolución en la medicina. Las células sanas envían mensajes de todo tipo a través de estas vesículas, pero también lo hacen las células enfermas. Las células cancerosas malignas, por ejemplo, utilizan esta ruta de comunicación remota para prepararse para la colonización de otros órganos: las temidas metástasis. Interceptar estos mensajes y descifrarlos permitiría diagnosticar enfermedades mucho antes que ahora, a partir de simples muestras de sangre u orina. El problema es que no se trata de cotillear sobre el diálogo entre dos células. Esa es una cantidad incomprensible de 30 mil millones. Y cada célula emite miles de vesículas todos los días.

Rubén García, un biólogo de 35 años que creció en el municipio madrileño de Alcorcón, lo describe como una especie de oficina de correos microscópica, donde las células envían paquetes marcados. “Tal vez algunas vesículas en una célula llevan una carga específica que va al hígado y otras vesículas están destinadas a ir al músculo y llevar otro contenido totalmente diferente. Esta es la hipótesis actual, pero aún no hay pruebas”, explica el investigador.

El biólogo español Rubén García, en su laboratorio del Joslin Diabetes Center, Harvard Medical School, en Boston (EE.UU.).Centro de Diabetes Joslin

El equipo de García estudió las células de cinco tejidos -hígado, músculo, vasos sanguíneos, grasa blanca y grasa parda- y encontró que cada tipo envía paquetes con un contenido característico. Los mensajes están escritos en el mismo lenguaje: microARN, pequeñas moléculas que son como palabras de unas 20 letras químicas. Científicos de Harvard han descubierto sílabas específicas que determinan si estas palabras deben salir de la celda o permanecer allí. “Cada tipo de célula tiene sus propios códigos”, dice García.

Los nuevos hallazgos sugieren que es posible interceptar un mensaje celular en un análisis de sangre y averiguar qué tipo de célula lo envió, según la bióloga peruana Morayma Temoche. “Podría ayudar a detectar el cáncer en las primeras etapas y determinar qué tejido está involucrado”, dice el investigador, que no participó en el estudio. Temoche, de la biotecnológica estadounidense Metagenomi, se doctoró hace dos años en la Universidad de Berkeley, en el laboratorio de Randy Schekman, premio Nobel de Medicina 2013 por sus descubrimientos sobre el tráfico de vesículas. Los microARN ya se han utilizado en los últimos años como biomarcadores para el diagnóstico de algunos tipos de cáncer, pero su utilidad se ha visto reducida por la complejidad y los errores de las tecnologías.

Podría ayudar a detectar el cáncer en las primeras etapas y determinar qué tejido está involucrado

Morayma Temoche, bióloga

Para Temoche, las secuencias de letras que ahora se detectan en los microARN “funcionan como un código postal”, que determina si el mensaje se envía o permanece en la célula. Si estos códigos son generalizables, argumenta el biólogo, el descubrimiento sería «un cambio de juego», permitiendo a los científicos preparar paquetes de mensajes terapéuticos agregando la secuencia necesaria de letras.

Rubén García compara el sistema vesicular con «una gran empresa de distribución, como Amazon». En este ejemplo, los artículos a la venta serían microARN, que se empaquetarían en exosomas y llevarían un «código de barras» para identificar su dirección. “Uno de los mayores desafíos para los próximos años es averiguar qué marcas, qué etiquetas de destino, llevan estos exosomas para transportar su contenido a un órgano y no a otro”, dice García, quien planea mudarse al Centro Nacional este año. de Biotecnología, en Madrid, para investigarlo.

García todavía trabaja en el Centro de Diabetes Joslin de la Facultad de Medicina de Harvard en Boston. Su laboratorio, dirigido por Ronald Kahn (Louisville, 78), mostró ya en 2017 que las células grasas liberan una gran cantidad de vesículas de microARN que circulan en la sangre y pueden regular el metabolismo de la glucosa en el hígado. En su nuevo estudio, publicado el 22 de diciembre en la revista NaturalezaGarcía y sus colegas demuestran en cultivos de células humanas que es posible controlar este manejo hepático de los azúcares modificando genéticamente el código de barras de los microARN grasos.

Uno de los mayores desafíos es averiguar qué etiquetas de destino llevan esos exosomas para transportar su contenido a un órgano y no a otro.

Rubén García, biólogo

El grupo de Harvard ahora está explorando posibles tratamientos para la diabetes y otras enfermedades metabólicas, explicó Kahn en un comunicado. “Podemos modificar genéticamente el microARN en la grasa subcutánea de fácil acceso para mejorar el metabolismo en el hígado, que es un objetivo más difícil para la terapia génica directa. Y si algo sale mal, siempre podemos quitar la grasa, pero no se puede quitar el hígado”, dijo Kahn.

García también cree que su investigación sienta las bases para nuevas estrategias. “Este sistema se puede manipular para hacer que los microARN que te interesen vayan más o menos a las vesículas, utilizando este medio de comunicación para modificar la expresión genética de las células diana y, presumiblemente, su comportamiento”, explica el biólogo español. “El tejido podría obtenerse de un paciente, modificarse de tal manera que los microARN de interés se carguen en sus vesículas y, una vez reinsertados en el paciente, constituir una fuente constante de ese microARN, enviado en vesículas a los órganos donde sea necesario, necesario. , por ejemplo a los afectados por un tumor u otra enfermedad”, especula García.

El biólogo español recuerda el trabajo pionero de Francisco Sánchez Madrid y María Mittelbrunn, dos científicos españoles que en 2013, en el Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares, descubrieron los primeros códigos compartidos en el microARN emitido por un tipo de glóbulo blanco humano. El equipo de García identificó múltiples códigos de salida de las celdas y, por primera vez, reveló la existencia de códigos para que el mensaje no desaparezca. “Estas secuencias que quedan en la célula también pueden ser de gran utilidad clínica”, apunta el investigador de Harvard.

Algunos medicamentos ya usan moléculas similares a microARN para tratar ciertas enfermedades. Inclisiran, de la farmacéutica suiza Novartis, reduce la cantidad de colesterol en la sangre al inhibir la producción celular de una proteína que aumenta estos niveles. García cree que es posible modificar este tipo de moléculas terapéuticas añadiendo códigos de barras para que permanezcan más tiempo en las células deseadas. «Podrían ser algún tipo de potenciador del efecto con el tiempo, por lo que la droga debe inyectarse cada vez con menos frecuencia», especula.

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