Investigadores de la Universidad de California utilizaron ingeniería y biología sintética en células de levadura para enlentecer su degeneración y establecieron un récord para la extensión de la vida. Sus hallazgos publicados en la revista Science
La esperanza de vida humana está relacionada con el envejecimiento de las células individuales. Hace tres años, un grupo de investigadores de la Universidad de California en San Diego descifró los mecanismos esenciales detrás del proceso de envejecimiento.
Después de identificar dos direcciones distintas que siguen las células durante el envejecimiento, fueron manipulalados genéticamente estos procesos para extender la vida útil de las células. En un avance de este documento que se publicó recientemente en Science, fue ampliada esta investigación utilizando biología sintética para diseñar una solución que evita que las células alcancen sus niveles normales de deterioro asociado con el envejecimiento.
Estos elementos, incluidos los de levadura, plantas, animales y humanos, contienen circuitos reguladores de genes que son responsables de muchas funciones fisiológicas, entre ellas el envejecimiento. Estos circuitos genéticos pueden funcionar como los electrónicos domésticos.
Sin embargo, el grupo de trabajo descubrió que, bajo el control de un circuito regulador de genes central, las células no necesariamente envejecen de la misma manera. Como un automóvil que envejece a medida que el motor se deteriora o la transmisión se desgasta, pero no ambas cosas al mismo tiempo. El equipo de UC San Diego imaginó un “proceso de envejecimiento inteligente” que prolonga la longevidad celular mediante el deterioro cíclico de un mecanismo de envejecimiento a otro.
En este nuevo estudio, se reconfiguraron genéticamente el circuito que controla el envejecimiento celular. A partir de su función normal de interruptor de palanca, se diseñó un ciclo de retroalimentación negativa para detener el proceso de envejecimiento.
El circuito reconectado, llamado oscilador de genes, funciona como un dispositivo similar a un reloj, que impulsa a la célula a cambiar periódicamente entre dos estados “envejecidos” perjudiciales, evitando un compromiso prolongado con cualquiera de ellos y, por lo tanto, ralentizando la degeneración de la célula. Estos avances dieron como resultado una vida celular dramáticamente ampliada, estableciendo un nuevo récord para la extensión de la vida a través de intervenciones genéticas y químicas.
Como suelen hacer los ingenieros eléctricos, los investigadores de este estudio utilizaron primero simulaciones por computadora de cómo funciona el circuito de envejecimiento del núcleo. Esto les ayudó a diseñar y probar ideas antes de construir o modificar el correspondiente en la celda. Este enfoque tiene la ventaja de ahorrar tiempo y recursos para identificar estrategias eficaces de prolongación de la vida, en comparación con las genéticas más tradicionales.Esta es la primera vez que se utilizaron principios de ingeniería y biología sintética guiados por computadora para rediseñar racionalmente los circuitos genéticos y reprogramar el proceso de envejecimiento de modo de promover la longevidad de manera efectiva. Hace varios años, el equipo de investigación multidisciplinario de UC San Diego comenzó a estudiar los mecanismos detrás del envejecimiento celular, un proceso biológico complejo que subyace en la longevidad humana y muchas enfermedades.
Los resultados revelaron la extensión de la vida útil más pronunciada en la levadura que hemos observado con perturbaciones genéticas. Nuestras células osciladoras viven más que cualquiera de las cepas más longevas identificadas previamente por pantallas genéticas imparciales. Nuestro trabajo representa un ejemplo de prueba de concepto, que demuestra la aplicación exitosa de la biología sintética para reprogramar el proceso de envejecimiento celular y puede sentar las bases para diseñar circuitos de genes sintéticos para promover de manera efectiva la longevidad en organismos más complejos.
