Nuestra esperanza de vida como humanos está determinada por el envejecimiento de nuestras células individuales. Para comprender si lo hacen al mismo ritmo y por la misma causa, los investigadores estudiaron este proceso en la levadura Saccharomyces cerevisiae, modelo manejable para tal fin, incluidas las rutas de la piel y las células madre.

Los científicos descubrieron que las células del mismo material genético y dentro del mismo entorno pueden envejecer de formas sorprendentemente distintas, y su destino se desarrolla a través de diferentes trayectorias moleculares y celulares.

Utilizando microfluídica, modelado por computadora y otras técnicas, descubrieron que alrededor de la mitad de las células envejecen a través de una disminución gradual en la estabilidad del nucleolo, región de ADN donde se sintetizan componentes clave de las fábricas productoras de proteínas. En contraste, la otra mitad envejece debido a la disfunción de sus mitocondrias, las unidades de producción de energía de las células.

Rutas nucleolar o mitocondrial

Las células se embarcan en la ruta nucleolar o mitocondrial en fases iniciales de la vida y siguen ese camino de envejecimiento a través del declive y la muerte. En el corazón de los controles, los investigadores encontraron un circuito maestro que guía estos procesos de envejecimiento.

Para comprender cómo las células toman estas decisiones, identificamos los procesos moleculares que subyacen a cada ruta de envejecimiento y las conexiones entre ellos, revelando un circuito molecular que controla el envejecimiento celular, análogo a los circuitos eléctricos que controlan los electrodomésticos, explicó Nan Hao, autor principal del estudio y profesor asociado en la Sección de Biología Molecular, División de Ciencias Biológicas.

Después de haber desarrollado un nuevo modelo del panorama del envejecimiento, Hao y sus coautores descubrieron que podían manipular y, en última instancia, optimizar ese proceso.

Las simulaciones por ordenador ayudaron a los investigadores a reprogramar el circuito molecular maestro modificando su ADN, lo que les permitió crear genéticamente una nueva ruta de envejecimiento que presenta una vida útil muy extendida.

Nuestro estudio plantea la posibilidad de diseñar racionalmente terapias genéticas o químicas para reprogramar cómo envejecen las células humanas, con el objetivo de retrasar efectivamente el envejecimiento humano y extender la salud, destacó Hao.

Los investigadores ahora probarán su nuevo modelo en células y organismos más complejos y eventualmente en células humanas para buscar rutas similares. También planean probar técnicas químicas y evaluar cómo las combinaciones de terapias y cócteles de fármacos podrían guiar los caminos hacia la longevidad.

Gran parte del trabajo se beneficia de un fuerte equipo interdisciplinario que se reunió para ello. Un gran aspecto es que no sólo hacemos el modelo, sino también la experimentación a fin de determinar si el modelo es correcto o no. Estos procesos interactivos son críticos para el análisis que realizamos, sostuvo Lorraine Pillus, profesora de Biología Molecular y una de las coautoras del estudio.