Con una técnica de investigación genética el IRB y CRG describieron cómo envejece la sangre.
Eva Marabotto
A medida que envejecemos, el sistema sanguíneo se deteriora. La competencia entre las células madre que lo componen se desequilibra. Esto altera la producción de células sanguíneas y aumenta la vulnerabilidad a enfermedades.
Un nuevo estudio publicado en la revista Nature por investigadores del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) y el Centro de Regulación Genómica (CRG) explica cómo envejece la sangre. Es decir cómo la edad remodela el sistema sanguíneo. Tanto en humanos como en ratones, unas pocas células madre superan a sus vecinas y gradualmente toman el control de la producción de sangre. Este proceso conduce a la reducción de la diversidad de células madre sanguíneas. También, al predominio de aquellas que muestran preferencia por la producción de células mieloides. Son células inmunes vinculadas a la inflamación crónica.
Estos cambios ya son detectables a partir los 50 años. Son casi universales a partir de los 60. Los autores del estudio sugieren que la pérdida de diversidad de clones podría ayudar a explicar el "inflammaging". Este término hace referencia a la inflamación crónica persistente que surge durante el envejecimiento y que puede hacernos más vulnerables a distintas enfermedades. El equipo observó este patrón tanto en ratones como en humanos. Un dato que sugiere que los hallazgos son una característica fundamental del envejecimiento de la sangre en todas las especies.
El hallazgo puede impulsar nuevas estrategias para detectar signos de envejecimiento no saludable antes de que aparezcan los síntomas. Esto ayudaría a prevenir enfermedades como la leucemia mieloide, la enfermedad cardiovascular, o los trastornos inmunitarios. También abre la puerta a estudiar la viabilidad de terapias que retrasen el envejecimiento en humanos, Un ámbito que tradicionalmente se ha centrado en modelos animales.
La respuesta de IRB y CRG: cómo envejece la sangre
“Nuestras células madre sanguíneas compiten por sobrevivir. En la juventud, esa competencia genera un ecosistema rico y diverso. Pero, en la vejez, algunas desaparecen por completo. Unas pocas células madre toman el relevo y trabajan el doble para compensar. Esto reduce la diversidad y debilita la resiliencia del sistema sanguíneo. Las células madre diversas pueden responder a diferentes tensiones, por lo que el predominio de un puñado de clones hace que todo el sistema sea más frágil”, explica el doctor Lars Velten, jefe de grupo en el Centro de Regulación Genómica (CRG) en Barcelona que ha co-liderado del estudio.
En los jóvenes, hay entre 50.000 y 200.000 células madre sanguíneas activas que producen de 100 a 200 mil millones de células nuevas cada día. Rastrear cada célula sanguínea hasta su célula madre original hasta ahora ha sido solo posible en modelos animales. Para eso hay que modificar genéticamente el ADN, algo inviable y poco ético en humanos.
El equipo recurrió a las epimutaciones: cambios en las marcas químicas (metilaciones) que se adhieren al ADN. Así, le indican a la célula qué genes activar o silenciar. Cuando una célula madre se divide, estas marcas se copian en las células hijas. Entonces dejan un “código de barras” permanente que los investigadores pueden leer para reconstruir el árbol genealógico celular.
“Nuestras células portan cambios genéticos que colectivamente nos hacen individuos únicos. Pero dentro de cada individuo, llevamos también un mosaico de alteraciones genéticas y epigenéticas. Estas alteraciones se heredan dentro de cada familia de células. Así, aunque acaben realizando diferentes funciones, comparten las marcas que las vinculan a una célula madre ancestral común. Por fin hemos podido construir el árbol genealógico epigenético leyendo la información escrita directamente en el ADN de cada célula”, comenta el doctor Alejo Rodríguez-Fraticelli, investigador ICREA del IRB Barcelona y co-autor del estudio.
Una técnica de investigación genética
Para hacer frente a este reto, los investigadores han desarrollado una técnica llamada EPI-Clone. El mecanismo lee estos códigos de barras en cada célula basándose en una plataforma para secuenciación de células individuales. Con ella reconstruyeron la historia de la producción sanguínea en ratones y humanos. Así, identificaron qué células madre contribuyen a la sangre y cuáles van abandonando la carrera a lo largo del tiempo.
“La metilación del ADN funciona como un código binario. Cada sitio del genoma está metilado o no, como un 1 o un 0”, explica el doctor Michael Scherer, bioinformático y co-primer autor del trabajo en el CRG. "Esta sencilla información de encendido y apagado puede transformarse en un código de barras natural. Uno que cada célula madre transmite a sus descendientes. Hace cinco años, no habría creído esto posible con una resolución unicelular, en decenas de miles de células. Ha sido un gran salto adelante en la tecnología", añade.
El estudio también reveló que, tanto en humanos como en ratones de edad avanzada, muchos de los clones dominantes muestran preferencia por la producción de células mieloides. Estas son células inmunes relacionadas con la inflamación crónica. Estudios anteriores en ratones han demostrado que la eliminación selectiva de las células madre con sesgos mieloides puede aumentar la producción de linfocitos que combaten las infecciones y mejorar las respuestas inmunitarias.
"Si queremos pasar de los tratamientos genéricos anti-envejecimiento a la verdadera medicina de precisión para el envejecimiento, esta es exactamente la herramienta que necesitamos", afirma el doctor Velten. "No podemos arreglar lo que no podemos ver y, por primera vez, EPI-Clone puede facilitar esto para los humanos".
La financiación
El estudio ha sido liderado por equipos del Centro de Regulación Genómica (CRG) y el Instituto de investigación Biomédica (IRB Barcelona). Ha recibido financiación de la Asociación Española Contra el Cáncer, CRIS contra el cáncer, el European Research Council (ERC), la Asociación Europea de Hematología, la Fundación “la Caixa”, el Ministerio Español de Ciencia y Tecnología, y la Generalitat de Catalunya, a través de CERCA.
En este enlace se puede leer el artículo completo de Nature en el que IRB y CRG describen cómo envejece la sangre.
