Los biólogos moleculares y los bioingenieros de la Universidad de California en San Diego han descubierto mecanismos clave que están detrás de los misterios del envejecimiento , al aislar dos caminos distintos que recorren las células , y han diseñado una nueva forma de programar genéticamente estos procesos para extender la vida útil , según publican en la revista Science.
Nuestra esperanza de vida como humanos está determinada por el envejecimiento de nuestras células individuales. Para comprender si las diferentes células envejecen al mismo ritmo y por la misma causa, los investigadores estudiaron el envejecimiento en la levadura Saccharomyces cerevisiae , un modelo manejable para investigar los mecanismos del envejecimiento, incluidas las rutas de envejecimiento de la piel y las células madre.
Los científicos descubrieron que las células del mismo material genético y dentro del mismo entorno pueden envejecer de formas sorprendentemente distintas, y su destino se desarrolla a través de diferentes trayectorias moleculares y celulares.
Utilizando microfluídica , modelado por computadora y otras técnicas, descubrieron que aproximadamente la mitad de las células envejecen a través de una disminución gradual en la estabilidad del nucleolo, una región de ADN nuclear donde se sintetizan componentes clave de las "fábricas" productoras de proteínas. En contraste, la otra mitad de edad debido a la disfunción de sus mitocondrias, las unidades de producción de energía de las células.
Las células se embarcan en la ruta nucleolar o mitocondrial en fases iniciales de la vida, y siguen esta "ruta de envejecimiento" a lo largo de toda su vida a través del declive y la muerte. En el corazón de los controles, los investigadores encontraron un circuito maestro que guía estos procesos de envejecimiento.
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"Para comprender cómo las células toman estas decisiones, identificamos los procesos moleculares que subyacen a cada ruta de envejecimiento y las conexiones entre ellos, revelando un circuito molecular que controla el envejecimiento celular, análogo a los circuitos eléctricos que controlan los electrodomésticos", explica Nan Hao, autor principal del estudio y profesor asociado en la Sección de Biología Molecular, División de Ciencias Biológicas.
Después de haber desarrollado un nuevo modelo del panorama del envejecimiento, Hao y sus coautores descubrieron que podían manipular y, en última instancia, optimizar el proceso de envejecimiento.
Las simulaciones por ordenador ayudaron a los investigadores a reprogramar el circuito molecular maestro modificando su ADN, lo que les permitió crear genéticamente una nueva ruta de envejecimiento que presenta una vida útil dramáticamente extendida.
"Nuestro estudio plantea la posibilidad de diseñar racionalmente terapias genéticas o químicas para reprogramar cómo envejecen las células humanas, con el objetivo de retrasar efectivamente el envejecimiento humano y extender la salud humana", destaca Hao.
Los investigadores ahora probarán su nuevo modelo en células y organismos más complejos y eventualmente en células humanas para buscar rutas de envejecimiento similares. También planean probar técnicas químicas y evaluar cómo las combinaciones de terapias y "cócteles" de fármacos podrían guiar los caminos hacia la longevidad.
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"Gran parte del trabajo presentado en este documento se beneficia de un fuerte equipo interdisciplinario que se reunió para ello --destaca la profesora de Biología Molecular Lorraine Pillus, una de las coautoras del estudio--. Un gran aspecto del equipo es que no solo hacemos el modelos sino que también hacemos la experimentación para determinar si el modelo es correcto o no. Estos procesos iterativos son críticos para el trabajo que estamos haciendo".
nrv