Desde hace siglos el ser humano ha soñado con la posibilidad de regenerar sus miembros amputados u órganos dañados. En la mitología griega, por ejemplo, se relata que Zeus castigó a Prometeo por robar el fuego de los dioses haciendo que cada noche un águila le devorara su hígado que, a la mañana siguiente, le volvía a crecer. Así, su hígado se regeneraba siempre al salir el Sol.
Thank you for reading this post, don't forget to subscribe!el genoma del axolote es 10 veces más grande que el del ser humano con 32 mil millones de pares de bases, lo que lo convierte en el genoma animal más grande decodificado hasta ahora.
En la mayoría de las especies del reino animal esta capacidad de regeneración disminuyó en algún momento a lo largo de miles de millones de años de evolución, quedando limitada a solo la regeneración de ciertos tejidos.
Sin embargo, algunas de ellas conservaron esa maravillosa capacidad de reconstrucción. Destaca una especie de salamandra endémica de la Ciudad de México llamada axolote o axolotl, científicamente catalogado como Ambystoma mexicanum, que tiene la capacidad de recuperar extremidades y órganos enteros, cual Prometeo.
Los aztecas se percataron que al cortarles una pata o su cola les volvía a crecer, pero fue hasta 1768 que, gracias al biólogo y cura italiano Lazzaro Spallanzani —quien estudió la regeneración de sus extremidades—, que los investigadores se interesaron en sus notables capacidades regenerativas.
A inicio del siglo XIX, al recorrer territorio mexicano, Alexander von Humboldt recolectó por primera vez al axolote y desde hace 150 años se cultivan en laboratorios como modelo para investigar aspectos relacionados con la reprogramación celular, la embriología de células germinales, el procesamiento y la regeneración de neuronas retinales, entre muchos otros.
Los axolotes pasan la mayor parte de su vida (que puede llegar a los 15 años) dentro del agua y su reproducción es relativamente sencilla, por ello, se ha convertido en un excelente modelo biológico de investigación.
Si uno de ellos pierde una extremidad, en cuestión de semanas le volverá a crecer un sustituto completo y perfecto con sus huesos, músculos y nervios en los lugares y formas correctas. Además, puede reparar su médula espinal y su tejido retinal, es decir, si sufre paraplejia o ceguera, su organismo puede recuperar su capacidad para caminar y ver.
Investigaciones internacionales
A nivel internacional varios grupos de científicos se encuentran inmersos en una carrera para descubrir los genes responsables de su fascinante regeneración. ¿Cuáles serán los genes involucrados que les permiten recuperar miembros y órganos? Se preguntan los científicos con la esperanza de que, algún día, se comprenda este mecanismo genético y replicarlo en los seres humanos.
En la mitología griega, por ejemplo, se relata que Zeus castigó a Prometeo por robar el fuego de los dioses haciendo que cada noche un águila le devorara su hígado que, a la mañana siguiente, le volvía a crecer. Así, su hígado se regeneraba siempre al salir el Sol.
Un equipo internacional de científicos de Alemania, Austria, China, Francia, Estados Unidos, México y Reino Unido, se enfocaron a descifrar el genoma del axolote y los resultados fueron publicados en la revista Nature (leer en doi.org/10.1038/nature25458), lo cual arroja luz sobre las bases moleculares de su capacidad regenerativa.
De esta manera, se sabe que el ácido desoxirribonucleico (ADN) del axolote es 10 veces más grande que el del ser humano, con 32 mil millones de pares de bases, lo que lo convierte en el genoma animal más grande decodificado hasta ahora.
“Aquí informamos sobre la secuenciación y el ensamblaje del genoma del axolote de 32 pares de gigabases utilizando un marco que combina secuenciación de lectura amplia, mapeo óptico y el desarrollo de un nuevo ensamblador de genoma”, señalan los científicos en el artículo. “El conjunto del genoma del axolote no contiene el gen de desarrollo esencial Pax3”.
Aunque se calcula que sólo posee 23 mil 251 genes (mientras que el humano alrededor de 20 mil), los investigadores se han percatado que la longitud y la calidad de estas secuencias muestran una gran complejidad. Casi dos tercios de su ADN se repite, lo cual dificultó su desciframiento.
El equipo de científicos, entre los que se encuentran los mexicanos Francisco Falcón y Alfredo Cruz, del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN Unidad Irapuato, secuenciaron los genes que están involucrados en la reparación del ADN y otros que tienen roles esenciales en la protección contra errores en los cromosomas durante la división celular.
Analizaron importantes estructuras genéticas llamadas retrotransposones que participan en importantes procesos biológicos en el desarrollo embrionario y dan forma al comportamiento de las células madre, e identificaron las secuencias de microARN y de genes cuya expresión esta altamente enriquecida en las células de las extremidades del axolote. Estas secuencias faltan en reptiles, aves y mamíferos en especial un gen llamado Pax7, que podría ser candidato crucial en la regeneración.
También observaron que el anfibio puede vivir sin el gen Pax3, un componente genético que se considera esencial para la vida de los vertebrados, pero en el axolote sus funciones son asumidas por Pax7. Ambos genes juegan un papel clave en el desarrollo muscular y neuronal.
“Nuestro ensamblaje es lo suficientemente completo para detectar de manera confiable la ausencia de Pax3, que está presente en peces y otros anfibios. Este análisis se confirmó mediante edición genética, que mostró que Pax7 ha asumido funciones que son llevadas a cabo por Pax3 en otros animales”, indican los investigadores.
El genoma del axolote proporciona un rico recurso para entender la biología del desarrollo y es una herramienta sustancial en estudios evolutivos de varios grupos de científicos como Karen Echeverri, investigadora del Departamento de Genética de la Universidad de Minnesota, EE. UU., quien junto con sus colegas analiza cómo estos animales tienen la notable capacidad de regenerar su tejido cardíaco e incluso la médula espinal después de una lesión, y lo comparan con lo que ocurre en los humanos para identificar las diferencias.
Si un Axolote pierde una extremidad, en cuestión de semanas volverá a crecer un sustituto completo y perfecto con sus huesos, músculos y nervios en los lugares y formas correctas. Además, puede reparar su médula espinal y su tejido retinal, es decir, si sufre paraplejia o ceguera, su organismo puede recuperar su capacidad para caminar y ver.
Reparación de la médula espinal
Estos animales comparten muchos genes con los humanos y su conocimiento podría usarse para diseñar nuevos tratamientos terapéuticos a fin de tratar lesiones de la médula espinal u otras enfermedades neurodegenerativas.
Al sufrir lesiones de la médula espinal el cuerpo humano no cuenta con la posibilidad de regenerarse. Las células gliales forman un tejido cicatricial, lo que impide que los nervios se vuelvan a reconectar entre sí. En cambio, cuando el axolote sufre una lesión de este tipo, sus gliales se activan rápidamente, proliferan velozmente y se reposicionan para reconstruir las conexiones entre los nervios y ensamblar la médula espinal lesionada.
Echeverri y su equipo rastrearon los mecanismos moleculares y descubrieron que una proteína particular denominada c-Fos, que afecta la expresión génica, es esencial para los procesos que usan los axolotes al reparar sus nervios lesionados.
“El c-Fos tiene un compañero diferente en el ajolote que en los humanos y esto parece generar una respuesta completamente diferente a las lesiones”, señala Echeverri.
Aunque los humanos también cuentan con el c-Fos, funciona en compañía de otras proteínas llamadas JUN, que hacen que las células experimenten gliosis reactiva lo que lleva a la formación de cicatrices. En los axolotes este circuito molecular está cuidadosamente regulado para dirigir a las células gliales hacia una respuesta regenerativa sin producir cicatrización.
La identificación de las diferencias entre las respuestas de humanos y axolotes permite a los investigadores comprender el comportamiento molecular y genético de la regeneración.
Lamentablemente, este anfibio se encuentra en el cada vez más amplio catálogo de animales en vías de extinción por culpa de los humanos. Muy pocos quedan en los canales de Xochimilco y la mayoría vive en cautiverio.
Este trabajo genómico será complementado por investigaciones futuras con el uso de nuevas técnicas de edición genética o CRISPR Cas que harán posible la realización de experimentos únicos en busca de la regeneración de extremidades, el gran anhelo prometido.
