Las células senescentes -aquellas que han perdido la capacidad de dividirse- se acumulan con la edad y son motores clave de las enfermedades relacionadas con el envejecimiento, como el cáncer, la demencia y las enfermedades cardiovasculares. En un nuevo estudio, un equipo dirigido por investigadores de la Universidad de Pittsburgh y del Centro Oncológico Hillman del UPMC, en Estados Unidos, ha descubierto un mecanismo por el que se desarrollan las células senescentes o "zombis".
Publicado en la revista 'Nature Structural & Molecular Biology', el estudio muestra por primera vez que el daño oxidativo a los telómeros --las puntas protectoras de los cromosomas que actúan como tapones de plástico al final de un cordón de zapato-- puede desencadenar la senescencia celular. Estos descubrimientos podrían dar lugar a nuevas terapias que promuevan un envejecimiento saludable o combatan el cáncer.
"Las células zombi siguen vivas, pero no pueden dividirse, por lo que no ayudan a reponer los tejidos --explica la autora principal, la doctora Patricia Opresko, profesora de salud ambiental y ocupacional y de farmacología y biología química en Pitt--. Aunque las células zombis no funcionen correctamente, no son pasivas: secretan activamente sustancias químicas que promueven la inflamación y dañan las células vecinas. Nuestro estudio ayuda a responder a dos grandes preguntas: ¿Cómo se acumulan las células senescentes con la edad y cómo contribuyen los telómeros a ello?", apunta.
"Nuestro estudio ayuda a responder a dos grandes preguntas: ¿Cómo se acumulan las células senescentes con la edad y cómo contribuyen los telómeros a ello?"
Cuando una célula humana sana se divide para formar dos células idénticas, un pequeño trozo de ADN se desprende de la punta de cada cromosoma, de modo que los telómeros se acortan gradualmente con cada división. Sin embargo, aún no está claro si a lo largo de la vida de una persona, una célula puede dividirse tan a menudo que sus telómeros se erosionen por completo, provocando la transición a un estado similar al de un zombi.
Los investigadores saben desde hace décadas que el acortamiento de los telómeros desencadena la senescencia en las células cultivadas en laboratorio, pero sólo podían plantear la hipótesis de que el daño del ADN en los telómeros podría convertir a las células en zombis.
Hasta ahora, no había sido posible comprobar esta hipótesis porque las herramientas utilizadas para dañar el ADN eran inespecíficas y provocaban lesiones en todo el cromosoma.
"Nuestra nueva herramienta es como un francotirador molecular --explica el primer autor, el doctor Ryan Barnes, becario postdoctoral en el laboratorio de Opresko--. Crea daño oxidativo exclusivamente en los telómeros".
Para desarrollar esa precisión de francotirador, el equipo utilizó una proteína especial que se une exclusivamente a los telómeros. Esta proteína actúa como un guante de béisbol, agarrando las "pelotas de béisbol" de colorante sensibles a la luz que los investigadores lanzaron a la célula.
Cuando se activa con la luz, el tinte produce moléculas de oxígeno reactivas que dañan el ADN. Como la proteína que atrapa el tinte se une sólo a los telómeros, la herramienta crea lesiones en el ADN específicamente en las puntas de los cromosomas.
"Estos hallazgos también resuelven el rompecabezas de por qué los telómeros disfuncionales no son siempre más cortos que los funcionales"
Utilizando células humanas cultivadas en una placa, los investigadores descubrieron que los daños en los telómeros hacían que las células entraran en un estado zombi al cabo de sólo cuatro días, mucho más rápido que las semanas o meses de divisiones celulares repetidas que se necesitan para inducir la senescencia por acortamiento de los telómeros en el laboratorio.
"Hemos encontrado un nuevo mecanismo para inducir células senescentes que depende completamente de los telómeros --resalta Opresko, que también codirige el Programa de Estabilidad del Genoma en el UPMC Hillman--. Estos hallazgos también resuelven el rompecabezas de por qué los telómeros disfuncionales no son siempre más cortos que los funcionales".