El ADN del Ajolote muestra su capacidad de regeneración celular
Desde hace años, los ajolotes han fascinado a los científicos por su extraordinaria capacidad regenerativa de gran parte de sus tejidos, después de haber sufrido un daño o una amputación. Ahora, un equipo internacional de investigadores, ha secuenciado por primera vez el ADN del ajolote, el cual es 10 veces mayor que el del ser humano, siendo así el genoma de mayor tamaño secuenciado hasta la fecha. Además, este trabajo, abre el camino para futuros avances en la medicina humana regenerativa, así como para tratar afecciones asociadas al cáncer y al envejecimiento.
El ajolote o Axlótl mexicano (Ambystoma mexicanum, Shaw & Nodder, 1798), es un anfibio de rostro sonriente, con cuatro patas, una corona de agallas de textura plumosa y una larga altea caudal ahusada. Puede ser de color rosa pálido, dorado, gris o negro, moteado o liso. Es diferente del resto de anfibios, en que no pasa por una metamorfosis, ya que mantiene su misma forma de bebé cuando alcanza la madurez sexual.
De acuerdo con una leyenda azteca, el primero de estos anfibios sonrientes, era un dios que tomó esa forma para evitar que lo sacrificaran, de ahí su nombre en náhuatl, axólotl. Actualmente, los ajolotes enfrentan un futuro incierto, ya que están en peligro de extinción.
Sin embargo, lo que realmente llama la atención de los investigadores, es su capacidad regenerativa y su facilidad para reproducirse. Muchos animales son capaces de llevar a cabo algún tipo de regeneración, pero los ajolotes no tienen prácticamente límites. “Mientras no les corten la cabeza, pueden crear una réplica casi perfecta” de casi cualquier parte de su cuerpo, incluida hasta la mitad de su cerebro, explicó Jeramiah Smith, profesor adjunto de Biología en la Universidad de Kentucky y autor del nuevo artículo. Se ha observado, por ejemplo, que si estos animales pierden una extremidad, son capaces de regenerarla en cuestión de semanas, con todos sus huesos, músculos y nervios en los lugares apropiados. Aún más fascinante, dicen los investigadores, es la habilidad del ajolote para reparar su médula espinal cuando ésta sufre una lesión y lograr que funcione como si no hubiera sufrido daños. Además, puede reparar otros tejidos, como el retinal, y curar heridas sin dejar cicatrices.
Por eso, desde hace unos 150 años, los científicos han estado cultivando estos animales en el laboratorio e intentado descubrir los secretos de sus extraordinarios procesos biológicos y sus potenciales aplicaciones en la medicina humana. Así pues, recientemente, un equipo internacional de investigadores, entre los que se encuentran científicos mexicanos del Langebio-Cinvestav, ha secuenciado por primera vez el genoma del ajolote. Un esfuerzo muy relevante teniendo en cuenta que el ajolote cuenta con un genoma diez veces más grande que el del ser humano y es, hasta la fecha, el mayor secuenciado nunca. Sus resultados, publicados en la revista “Nature”, revelan que el ADN del ajolote está formado por 32.000 millones de letras o pares de bases. No obstante, cabe indicar que dicho análisis tuvo numerosas dificultades, debido a la gran cantidad de secuencias repetidas que tiene el ADN del ajolote y que representan, aproximadamente, dos terceras partes del ADN total.
Hay que destacar que el equipo identificó regiones del ADN del ajolote que no están presentes en los reptiles, las aves y los mamíferos, pero que parecen jugar un interesante papel en las células que participan en la reparación de las extremidades dañadas. La investigación sobre estos genes, servirá para dilucidar el papel que tienen en la regeneración, lo que podría traducirse a medio o largo plazo en avances biomédicos muy importantes.
Asimismo, también han visto que el ADN del ajolote no cuenta con el gen Pax3, una secuencia esencial para el desarrollo de otros animales, pero cuya función podría haber sido reemplazada por otro gen diferente, denominado Pax7.
A partir de un estudio, Melissa Keinath, becaria posdoctoral en el Instituto Carnegie para las Ciencias en Baltimore, y sus colegas, hicieron un mapa de más de 100,000 partes del ADN del ajolote y los agruparon según sus cromosomas. Para ello, usaron un enfoque llamado “mapeo genético por vinculación”, el cual aprovecha secuencias de ADN similares que suelen heredarse juntas para compararlas.
Para identificar el ADN específico, los investigadores contrastaron a los ajolotes con las salamandras tigre. También cruzaron estas especies para crear un híbrido y comparar su ADN con el del ajolote puro. De esta manera, fue posible inferir cuáles de las secuencias pertenecían solamente al ajolote. “Fue como juntar catorce rompecabezas lineales”, dijo Randal Voss, profesor de Neurociencia en la Universidad de Kentucky y coautor del estudio, a la publicación.
En este proceso, se pudo identificar una deficiencia cardíaca común en estos anfibios, lo que permitió pensar en las funciones y en cómo se regulan los genes, así como en la búsqueda de mutaciones, explicó Voss, ya que “una gran parte del genoma consiste en secuencias de ADN que se habilitan y deshabilitan en genes específicos. Con frecuencia, estos genes se presentan en los mismos cromosomas que con genes con los que interactúan”.
“Ahora tenemos en nuestras manos el mapa para investigar cómo estructuras tan complicadas como las patas pueden regenerarse”, destaca Sergej Nowoshilow, primer autor del trabajo publicado en “Nature”. “Es un punto de inflexión para la comunidad de investigadores que trabajan con el ajolote, un hito fundamental en la aventura científica que comenzó hace más de 150 años”, añade. Los datos obtenidos del genoma del axolotl están disponibles en abierto, para todo aquel que quiera consultarlos, con el objetivo de acelerar los estudios en medicina regenerativa.
Por otro lado, Félix Recillas-Targa, director del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM, explicó que este hallazgo científico se trata de un logro a nivel técnico mayúsculo. Entre sus características, encontraron una enorme cantidad de secuencias repetidas. “Se trata de trechos de fragmentos de ADN idénticos repetidos cientos de miles de veces. Una composición de genoma muy particular en donde hay poca densidad de genes, y por ello, entender su organización fue todo un reto”.
Históricamente, se ha planteado que las secuencias repetidas son importantes para la evolución de los genomas, aunque no ha quedado del todo claro. De hecho, el investigador universitario, plantea que estas secuencias repetidas tendrían alguna influencia en la regeneración de tejidos, sobre todo, en casos como el ajolote y la salamandra.
Y por otra parte, toda esta información sobre el ADN del ajolote, abrió las puertas para un equipo de la Universidad de Yale, quienes hicieron su investigación para mapear estructuras concretas dentro de los genomas, y así descubrir de qué depende la regeneración de los tejidos de los ajolotes.
Así, en un trabajo publicado por la revista científica “eLife”, revelaron que 25 genes son sospechosos de contener la información relacionada con la regeneración de tejidos. El genoma de un organismo contiene la información necesaria para su funcionamiento, pero no todos los genes se expresan en todas las células, ya que cada una utiliza los que se necesitan. Esto quiere decir que, por ejemplo, las células del corazón no expresarán los mismos genes para crear melanina, pero estos últimos sí se encontrarán en las células de la piel.
Debido a esta razón, los científicos se centraron en el blastema, una masa de células indiferenciadas de la que se generará un órgano o tejido determinado. Fue así como hallaron que las proteínas catalasa y fetuina b son codificadas por genes necesarios para que la cola y las extremidades vuelvan a desarrollarse. Según esto, las células que carecen de fetuina b y catalasa, tienen una capacidad reducida para contribuir a la regeneración de extremidades.
Además, también hay que tener en cuenta que la especie reactiva de oxígeno (EOR o ROS), las cuales son moléculas pequeñas que se forman de manera natural como consecuencia del metabolismo normal del oxígeno, en etapas de estrés ambiental, sus niveles pueden aumentar y esto genera daños a nivel de estructura celular. Pero pese a sus efectos potencialmente dañinos, los ROS son esenciales para la regeneración, aunque la exposición prolongada a ROS, puede perjudicar la regeneración tisular, por lo que sus niveles deben ser extremadamente regulados durante la regeneración, tarea que los ajolotes hacen automáticamente.
Finalmente, este estudio contribuye a conocer más sobre la fisiología de varios procesos celulares. Por ejemplo, se sabe que el ajolote tiene una vida larga y que la tasa de formación de tumores cancerígenos es muy baja. Si nosotros entendemos su fisiología y biología molecular, podríamos, tal vez, entender por qué tienen pocas probabilidades de desarrollar tumores.
Sin embargo, cabe indicar que el ajolote es considerado una especie en peligro crítico de extinción por la Lista Roja de la Unión Internacional para la Conservación de la Naturaleza. Esto se debe a que su población ha bajado de manera significativa, ya sea por la captura ilegal o por la contaminación que existe en su hábitat.
Por esta razón, la Asociación Civil Axolotitlán, planea abrir el primer museo del ajolote en la Ciudad de México. Para ello, buscan crear un lugar para impartir cursos, charlas y actividades informativas y de concientización, junto a un espacio de exhibición de algunos ejemplares.
Fuentes: Infobae, Hipertextual e Infobae
