Mirar a ADSADN Mirar a Google

5/10/08

Back to the future: Reprogramant cèl·lules adultes a cèl·lules beta

El viatge a través del temps ha estat un dels temes més fructífers de la ciència ficció. Des del clàssic d'H.G. Wells, The time machine, del 1895, el tema s'ha tractat en gran quantitat de llibres, còmics, sèries i pel·lícules.

En moltes d'aquestes històries el viatge és reversible: el protagonista de la novel·la d'H.G. Wells és capaç de tornar del futur apocalíptic al que ha viatjat; Marty i els seus companys de Retorn al futur van i vénen al i des del passat i el futur, intentant arreglar paradoxes temporals; els errors porten a Bruce Willis a anar voltant com un boig (literalment) per la línia temporal.

Uns altres viatges són irreversibles, tan sols es poden realitzar en una sola direcció. Alguns tan sols cap el passat, com en el relat curt guanyador d'un premi Nèbula He aquí el hombre, de Michael Moorcock (inclòs en el fantàstic llibre Lo mejor de los Premios Nébula publicat per NOVA SF); en d'altres el viatge és cap el futur (atenció spoiler!), com a la pel·lícula clàssica El Planeta dels simis.

En d'altres la direcció del viatge tan sols queda clara després de llegir-se el llibre. No us ho penso espatllar. Parlo de dos increïbles llibres de ciència ficció, també publicats per NOVA: El Libro del día del juicio final, de Connie Willis; i Cronopaisaje, de Gregory Benford.

Nosaltres, pobres mortals atrapats en la ficció no literària hem de conformar-nos amb avançar junt a la fletxa del temps a una velocitat de 60 minuts cada hora. Sempre cap endavant, cèl·lula a cèl·lula des que vem ser fecundats.

Des de la fecundació, el zigot, la cèl·lula resultant de la unió de l'espermatozou i l'òvul, té un pla: anar-se dividint de dos en dos fins a formar el centenar de bilions de cèl·lulares que conformen un ésser humà. Del zigot deriven la resta de les cèl·lules. O dit d'una altra manera, un zigot és una cèl·lula totipotent, pot donar lloc a tot tipus de cèl·lules i formar un organisme sencer ella sola. El zigot és la mare de totes les cèl·lules mare.

A mesura que la fletxa del temps avança inexorablement, el zigot va desenvolupant-se a embrió, i a cada divisió les cèl·lules van perdent "potència". Les cèl·lules mare embrionàries són cèl·lules pluripotents, poden donar lloc a qualsevol tipus cel·lular, però no poden donar lloc a un individu sencer.

En estats més avançats de desenvolupament (seguint el nostre particular viatge en el temps), moltes cèl·lules van perdent quasi tota la seva potencialitat. Al final, en la vida fetal i adulta, algunes cèl·lules continuen tenint una certa potencialitat de generar altres cèl·lules, però sempre d'un sol tipus cel·lular. Són cèl·lules mare unipotents. La immensa majoria de les nostres cèl·lules, no obstant, s'han especialitzat en un grau tal (neurones, cèl·lules constructores de l'os, limfòcits, etc.) que han perdut la seva capacitat per a dividir-se en noves cèl·lules. Són les famoses cèl·lules diferenciades.


Cèl·lules embrionàries de ratolí marcades amb la proteïna verd fluorescent (GFP)

En el nostre viatge en el temps, doncs, les cèl·lules passen pels diferents estadis totipotents --> pluripotents --> unipotents --> diferenciades, i no poden tornar enrera. És un camí d'un sol sentit.

O potser no?

Un dels camps més fascinants de la biologia cel·lular actual és precisament l'estudi dels mecanismes moleculars que governen "la fletxa del temps cel·lular". Les cèl·lules funcionen i es divideixen gràcies a les proteïnes, els "treballadors" cel·lulars. Les instruccions per a fabricar proteïnes es troben en el DNA. Són els famosos gens. Però no totes les proteïnes es fabriquen alhora. Hi ha proteïnes altament especialitzades que tan sols es fabriquen a neurones; d'altres en cèl·lules sanguínies. D'altres proteïnes s'expressen arreu. I unes altres més no són específiques de certs "llocs", sinó de certs "moments".

Entre les moltes coses que fan les proteïnes trobem la funció de controlar on, quan, com i en quina quantitat es construeixen les proteïnes. Déu-n'hi-dó quin bucle. Com ja sabeu no tot el DNA "codifica" per a proteïnes. Hi ha enormes porcions de DNA que no són el patró de cap "obrer". Algun d'aquests trossos són les anomenades regions reguladores, a les que s'uneixen proteïnes anomenades Factors de transcripció. Les regions reguladores serien com els interruptors dels gens i els factors de transcripció el dits que els activen (aquesta analogia no és meva, la he copiada del llibre Convivint amb transgènics, de David Bueno).


Proteïna (blau) reconeixent la seqüència del DNA (rosat) a la que s'uneix

En el camí cap a la diferenciació (en el viatge en el temps cap el futur) molts d'aquests interruptors es van encenent i apagant seguint una seqüència pre-programada pel propi DNA del zigot i perles proteïnes de l'òvul de la mare. Els científics que estudien aquest camp, mitjançant experiments realment impressionants, majoritàriament sobre ous de Xenopus, han començat a entendre les primeres seqüències d'aquest joc de "llums i sons" que amaga la construcció d'un ésser viu. Però, com a l'escena final de Encontres a la Tercera Fase, encara ens queda molt per a entendre-ho tot. Us asseguro que l'embriologia és un dels camps d'estudi més fancinants que pogueu imaginar-vos.


Si aconseguim saber quins interruptors s'han modificat en el camí cap a una cèl·lula en concret potser siguem capaços d'agafar un altre tipus cel·lular adult (diferenciat) i fer-li "Back to the Unipotent" per transformar-la després en un altre tipus cel·lular. Seria com ser Marty i viatjar al passat per "fer alguna cosa" que canviés el curs de la història d'aquesta cèl·lula en partcular. A aquest procés se l'ha anomenat reprogramació (qui pogués aplicar-lo a la televisió pública). Aquesta reprogramació és d'especial utilitat en aquells pacient d'alteracions que afecten a un determinat tipus cel·lular. En la diabetis de tipus I les cèl·lules afectades són les cèl·lules beta del pàncrees, les productores d'insulina (marcades de verd a la imatge).


Porció del pàncrees endocrí (Illot de Langerhans). En blau, els nuclis; en verd, les cèl·lules beta (productores d'nsulina); en vermell, les alfa (productores de glucagó). Recordeu la bellesa del marcatge celular

El pàncrees és un òrgan dual, amb dos tipus principals de cèl·lules: les exocrines que llencen els seus productes "fora", cap el tub digestiu (exo significa fora, como a èxode); i les endocrines que llencen els seus productes "dins", al torrent sanguini (endo significa dins, como a -au!- endoscòpia). Les cèl·lules beta pertanyen a aquest segon grup.

En un recent article de Nature, Qiao Zhou i altres membres del seu equip a Harvard, han aconseguit reprogramar cèl·lules exocrines de ratolí generant cèl·lules beta "de nova generació" (evidentment també de ratolí), que semblen comportar-se com a tals arribant a controlar els nivells de glucosa mitjançant la secreció d'insulina. I el més impressionant és que ho han aconseguit tocant "tan sols" (fàcil no és) tres dits dels que accionen interruptors (aka factors de transcripció): Ngn3 (també anomenat Neurog3), Pdx1 i Mafa. Els nous Delorean amb els seus condensadors de "fluzo" (mala traducció de l'original).

Per a les cèl·lules exocrines el llibre d'H.G. Wells i les pel·lícules de Robert Zemeckis han deixat de ser ciència-ficció.


Imágenes:
Delorean. Fabien1309, Wikimedia commons.
Mouse embryonic stem cells. National Science Fundation. Wikimedia commons.
Pancreatic islet. Masur, Wikimedia commons.
TATA binding protein. Giac83, Wikimedia commons.

Cap comentari: