Killifish, una vida acelerada

Naukas

La posibilidad de tratar de manera efectiva el envejecimiento con fármacos como si de una enfermedad más se tratase era tenido por una quimera irreal, cuando no directamente producto de la charlatanería de feria (como las que desgraciadamente frecuentan nuestras ciudades hoy en día), hasta hace pocos años. La primera pista de que quizás el envejecimiento no era ese proceso inexorable, designio de los dioses, consecuencia del paso del tiempo que no admitía siquiera el atrevimiento de ser estudiado con la pretensión de buscar una solución vino de la mano de un gusano.

En concreto de individuos de la especie Caenorhabditis elegans, un gusano sencillo de aproximadamente 1 mm de longitud que vive en ambientes templados y que desde los años 70 del siglo pasado comenzó a habitar los laboratorios de investigación genética.

Pero, ¿cuál es el organismo modelo idóneo para estudiar envejecimiento?

Existe un gran número de descubrimientos relacionados con la biología del envejecimiento que se realizaron en seres unicelulares como la levadura, Saccharomyces cerevisiae. Por ejemplo, en esta levadura se descubrió el gen Sir2, iniciador de toda la saga relacionada con las sirtuínas y el popular resveratrol. Y la mosca, Drosophila melanogaster, también ha aportado lo suyo. Pero es obvio que la levadura y la mosca, pese a su utilidad, son organismos bastante alejados de los humanos.

En los laboratorios de investigación biomédica la especie predominante con mucha diferencia es el Mus musculus, el ratón, y, como no puede ser menos, también se estudia envejecimiento en este animal. Un modelo en auge es el del pez cebra, Danio rerio, cuyos embriones son transparentes, fácilmente manipulable genéticamente, poseedor de espectaculares capacidades regenerativas y que comparte gran parte de su genoma con los humanos, entre muchas características que hacen de él un gran modelo de estudio. Pero la esperanza de vida de un ratón ronda los 3 años y en el caso del pez cebra se acerca a los 5 años. Demasiado tiempo para los investigadores (y las agencias financiadoras).

Por ello, unos pocos investigadores han apostado establecer un modelo de envejecimiento rápido. Ese es el caso del Nothobranchius furzeri, conocido en inglés como el “african turquoise killifish” o killifish en corto. El killifish es un pequeño pez de agua dulce que vive en las charcas estacionales de Zimbabue y Mozambique. Una vez pasada la época de lluvias las charcas que son hogar de estos peces se secan y desaparecen. El killifish es capaz de producir y fecundar unos huevos que son resistentes a la sequedad y que entierra entre el barro seco para que, con la llegada de la nueva temporada de lluvias, la especie continúe adelante.

Todo el periodo de vida del killifish se desarrolla en esos 4-5 meses que duran los charcos estacionales en los que vive, resultado de una adaptación de su longevidad a las condiciones de vida extrema. Estos peces fueron en los últimos años llevados al laboratorio desde sus charcas en Zimbabue y Mozambique. Allí se han conseguido adaptar, reproducir y mantener con el objetivo de servir para el estudio del envejecimiento y de las enfermedades humanas, haciendo de este pez el vertebrado con el periodo de vida más breve que se puede crecer en cautividad. En el laboratorio también muestran un periodo de vida corto de pocos meses. Pero lo resaltable es que estos animales envejecen, es decir, muestran un periodo de vida que va desde el crecimiento y maduración sexual, hasta el declive funcional típico del envejecimiento y hasta la muerte. Es una vida completa comprimida en poco tiempo. Una vida acelerada.

Se ha realizado además un esfuerzo ingente que ha permitido en muy poco tiempo tener disponible la secuencia del genoma completo, la generación de herramientas moleculares que permiten la manipulación del genoma durante el desarrollo embrionario (y con ello la obtención de peces modificados genéticamente), el análisis de los patrones de expresión de genes …, en resumen, todo el kit básico que permite a un laboratorio moderno realizar investigación biomédica. Y como “prueba de concepto” se han eliminado genes clave en el control de la longevidad identificados hace años en otras especies y que son comunes al killifish, lo que ha permitido demostrar su utilidad en investigación del envejecimiento. Se han generado y estudiado peces que carecen de la enzima telomerasa (responsable del mantenimiento de la longitud de los telómeros), de genes clave en la estabilidad genómica, en el control de las células madre adultas, en la senescencia celular, en la regulación de la ingesta de nutrientes, etc. En todas aquellas vías que la investigación en este campo ha revelado en los últimos años como cruciales en el control de la longevidad, validando este nuevo organismo modelo.

En el último año el killifish nadó entre los medios de comunicación de medio mundo debido a un curioso estudio que generó llamativos titulares del tipo “la caca joven rejuvenece a los peces viejos”. En él se demostraba que la microbiota intestinal puede tener un papel importantísimo en el estado de salud de un organismo relacionado con la edad. Aunque la aplicación inmediata de este descubrimiento aún esté lejos (yo al menos no lo adoptaría del modo como se identificó), este ejemplo nos ilustra las posibilidades derivadas del estudio del envejecimiento con este nuevo modelo animal.

Suele ocurrir que esos nuevos organismos modelo surgen del esfuerzo individual de uno o unos pocos laboratorios que trabajan arduamente para establecer una nueva especie como animal de laboratorio y que desarrollan la mayoría de los reactivos y herramientas para su estudio. Ese es el caso del laboratorio que dirige Anne Brunet, investigadora del envejecimiento en cuyo laboratorio de la Universidad de Stanford, en California, EEUU, jóvenes investigadores como Itamar Harel (ahora con su propio grupo en la Universidad Hebrea de Jerusalén, Israel), Bérénice Benayoun (que dirige su laboratorio en la Universidad del Sur de California, EEUU) y sobre todo Dario Valenzano (líder de laboratorio en el Instituto Max Planck de Envejecimiento de Colonia, Alemania), han sido responsables en gran medida del desarrollo del killifish como modelo animal para el estudio del envejecimiento.

Lograr establecer un nuevo organismo modelo para la investigación biomédica supone un tremendo esfuerzo, una gran confianza en una idea y el apoyo de un sistema que no mira a corto plazo y cree en la originalidad e intuición de grandes científicos, prestándoles un decidido apoyo.

Este post ha sido realizado por Manuel Collado(@Mcollado_CHUS) y es una colaboración de Naukas.com con la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU.

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