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Quilo de Ciencia

El quilo, con “q” es el líquido formado en el duodeno (intestino delgado) por bilis, jugo pancreático y lípidos emulsionados resultado de la digestión de los alimentos ingeridos. En el podcast Quilo de Ciencia, realizado por el profesor Jorge Laborda, intentamos “digerir” para el oyente los kilos de ciencia que se generan cada semana y que se publican en las revistas especializadas de mayor impacto científico. Los temas son, por consiguiente variados, pero esperamos que siempre resulten interesantes, amenos, y, en todo caso, nunca indigestos.

Somos mosaicos celulares siempre crecientes.

Mosaicos celulares - Quilo de Ciencia podcast  - CienciaEs.com

Uno de los aspectos de la investigación científica que me parecen más injustos es la discriminación que existe entre disciplinas a la hora de financiar su actividad. Mientras dedicar miles de millones de dólares o euros a la Física pura, para comprender, por ejemplo, el origen de la energía o materia oscuras del universo, es posible sin necesidad de realizar grandes promesas a la Humanidad, la investigación en Biología pura está escasamente financiada y es necesario, en general, prometer avances frente a enfermedades para conseguir financiación adecuada.

Afortunadamente, la investigación sobre las enfermedades ha permitido realizar importantes avances en ciencia fundamental, y quizá el cáncer sea la enfermedad cuya investigación haya aportado más conocimiento puro a la Biología. Estudiar cómo se genera y cómo progresa ha permitido desvelar una miríada de genes y mecanismos involucrados en la vida normal de las células. La investigación ha dejado también claro que el cáncer se produce gracias a la generación de un clon de células derivado de una original, la cual ha sufrido mutaciones en ciertos genes que controlan la división celular.

¿Cómo se han producido esas mutaciones y por qué? Hasta muy recientemente se creía que las células de un órgano o de un tejido son todas idénticas, excepto algunas que, por algún tipo de agresión, sea química por alguna sustancia dañina, o física, como los rayos ultravioletas del sol, han sufrido mutaciones que pueden convertirlas en tumorales. Son estas células diferentes las que pueden con el tiempo originar un cáncer.

Esta idea parecía razonable, puesto que todas las células de un órgano derivan de células madre que, en principio, no contienen mutaciones. Sin embargo, ya sabemos que en ciencia no es posible conformarse con lo que parece ser de sentido común. Si se hubiera hecho así la mecánica cuántica y la relatividad no se habrían descubierto jamás. No, el sentido común solo sirve para elaborar ideas aparentemente razonables que luego es necesario comprobar enfrentándolas a la realidad.

Esto no siempre es fácil o posible, porque, en ocasiones, para enfrentar una idea a la realidad es necesario esperar a que se desarrolle una tecnología que haga ese enfrentamiento posible. En el caso que nos ocupa, para comprobar si todas las células de un órgano son genéticamente idénticas sería necesario separarlas, analizar el genoma, o al menos una parte importante de este, de miles de ellas, y comparar esos genomas entre las diversas células analizadas en busca de potenciales diferencias. Como sin duda podemos maginar, se trataría de un trabajo tedioso que necesitaría de herramientas de obtención y análisis de datos genómicos muy poderosas.

Numerosas mutaciones

Evidentemente, uno no se pone a realizar este tipo de costosísimo análisis sin algún dato previo que sugiera que puede ser fructífero. Datos previos en este sentido habían sido obtenidos gracias al análisis genético de varios tipos de cánceres y su comparación con los genomas de las células normales de los que los cánceres derivan. Los datos obtenidos indicaban que las mutaciones encontradas en los tumores se encontraban también en muchas células aparentemente sanas o que, al menos, aún no se habían convertido en tumorales.

Considerando estos datos, un grupo de investigadores de varias universidades estadounidenses utiliza la tecnología de secuenciación de ARN, no de ADN, para analizar las posibles mutaciones acumuladas en los tejidos sanos de quinientas personas. El ARN es un ácido nucleico del que se generan múltiples copias como resultado del funcionamiento de los genes, copias que poseen una secuencia de letras idéntica a la de estos. Puesto que existen cientos de copias de este ARN correspondientes a cada gen que funciona en una célula dada, esto facilita la secuenciación y detección de mutaciones incluso solo en unas pocas células.

Los científicos obtienen así la prueba de que al menos 29 tejidos y órganos diferentes del organismo están constituidos por células que han ido mutando a lo largo de la vida y que se han reproducido, transmitiendo las mutaciones a las células hijas. Esto indica que cada tejido es como un mosaico, formado por un conjunto de clones celulares, cada uno con varias mutaciones diferentes. Algunas de esas mutaciones, en efecto, podrían conducir a que al menos una célula de uno de los clones se convierta en cancerosa.

El organismo se revela, pues, como un mosaico de clones celulares de tallas diferentes y con mutaciones diferentes. Es un mosaico viviente, por supuesto, en el que muchas de las piezas van incrementándose y creciendo a lo largo de la vida, a medida que las células se reproducen y, como consecuencia, mutan, y a medida que diferentes agresiones del medio ambiente inducen mutaciones aquí y allá en el genoma.

Un 33% de los clones analizados contenía al menos una mutación que aumentaba la probabilidad de conducir a un cáncer. Los clones compuestos por un mayor número de células son los que más fácilmente pueden originar un cáncer, ya que es más probable que una de las células mutadas mute aún más y se transforme en tumoral. Afortunadamente, grandes clones no eran frecuentes, pero, aun así, los clones de más de 30.000 células, considerados ya grandes, suponían un 5% de los loes detectados.

Los científicos también descubren que, como era de esperar, el número de clones y la cantidad de mutaciones aumenta con la edad y hacia el final de la vida cada ser humano es un enorme mosaico celular, particularmente en la piel y en el esófago, dos órganos con una elevada reproducción celular y que están expuestos a agresiones externas del medio ambiente. Ambos factores se conjugan para aumentar la probabilidad de un cáncer.

Estos estudios abren la posibilidad de desarrollar métodos para determinar de manera muy precisa el riesgo de cáncer en las diferentes personas, así como para detectar este de manera muy temprana, lo que permitirá vencerlo con mayor frecuencia. El avance contra el cáncer continua inexorable.

Referencia:

Keren Yizhak et al. RNA sequence analysis reveals macroscopic somatic clonal expansion across normal tissues. Science 364, eaaw0726 (2019).

Más información en el Blog de Jorge Laborda.

Obras de divulgación de Jorge Laborda

Quilo de Ciencia Volumen I. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen II. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen III. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen IV. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen V. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VI. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VII. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen VIII. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen IX. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen X. Jorge Laborda
Quilo de Ciencia Volumen XI. Jorge Laborda

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