Científicos de todo el mundo, del sector público y el privado, investigan actualmente el envejecimiento como si fuera una enfermedad. En España destaca, por ejemplo, María Blasco, del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), de Madrid, que estudia la implicación de la longitud de los telómeros (secuencias especiales del ADN que se encuentran en los extremos de los cromosomas). En ese contexto, investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona han desarrollado una máquina de la longevidad, llamada Lifespan Machine, que ya les ha permitido realizar un estudio, publicado en PLOS Computational Biology, que desafía la idea de que los seres vivos tienen una única edad biológica y universal. En concreto, han hallado distintas edades biológicas al mismo tiempo en un mismo organismo, el gusano Caenorhabditis elegans (mide aproximadamente 1 mm de longitud y vive un promedio de dos semanas), algo que sugiere la posibilidad de que exista un sistema jerárquico invisible que regule todo el proceso de envejecimiento.
Su máquina de la longevidad proporciona “una resolución estadística sin precedentes para estudiar el proceso de envejecimiento mediante el análisis del comportamiento de los nematodos (gusanos) desde que nacen hasta que mueren”, según el propio equipo. En esta máquina, los gusanos viven en una placa de Petri bajo el foco de un escáner que les monitoriza a lo largo de toda su vida. Al generar imágenes de estos gusanos una vez por hora durante meses, el dispositivo recopila datos con una resolución y una escala estadística enorme. También incorpora una herramienta genética que permite controlar la tasa de envejecimiento de los nematodos, pudiendo controlar la esperanza de vida promedia para la población en cada placa de Petri. La herramienta funciona marcando el ARN polimerasa II, la enzima que produce el ARNm, con una molécula pequeña. Los gusanos monitorizados con esta máquina son alimentados con diferentes cantidades de la una hormona vegetal llamada auxina, que controla con precisión la actividad del ARN polimerasa II. Modulando la actividad de la citada enzima se puede modular la esperanza de vida de los gusanos, haciendo posible que oscile entre dos semanas y unos pocos días.
Nicholas Stroustrup, jefe de grupo en el programa de investigación de Biología de Sistemas del CRG y responsable de construir la 'Lifespan Machine', preguntado por este diario sobre qué puede aportar esta máquina a todos los científicos que estudian el envejecimiento, declara, desde Estados Unidos, donde se encuentra estos días, que “todos se benefician de datos de alta calidad y modelos rigurosos. Nuestro método beneficia a la investigación de los nematodos. Al fin y al cabo, es una máquina de longevidad pero creada para estos gusanos. Al mismo tiempo, contribuimos con nuevos conceptos al campo que esperamos trascienda los nematodos y brinde ideas interesantes para que otros aprendan, al igual que nosotros aprendemos enormemente de la investigación de otros”.
Sobre si la base de la máquina con la que están midiendo la edad biológica de los gusanos es big data (gran volumen de datos), explica que, “el big data es un eslogan de marketing y seguro que se podría vender nuestro proyecto de esa manera. Yo lo que diría es que hemos estudiado poblaciones que son diez y hasta cincuenta veces más grandes que estudios anteriores, y esto nos brinda una resolución estadística mucho mejor para comprender los procesos que estudiamos” .
Y sobre si piensan perfeccionarla, por ejemplo, con inteligencia artificial (machine learning) y probarla pronto en organismos más complejos, afirma que “la inteligencia artificial es otra palabra de moda. Diría que este proyecto se benefició más de la inteligencia humana. Por supuesto, ya usamos muchos métodos diferentes de aprendizaje automático, lo que nos permite usar computadoras para analizar rápidamente los cientos de terabytes de datos de imágenes que recopilamos. El ‘Lifespan Machine’ es una plataforma experimental automatizada compleja y no podríamos hacer el proyecto sin ella”.
Para desarrollar la máquina de la longevidad (o de la vida útil), este científico pasó siete años en un laboratorio ensamblando prototipos, probándolos, refinando los prototipos y volviéndolo a intentar. “En la segunda parte de ese período tuvimos un pequeño equipo trabajando para realizar experimentos de prueba y comenzar a aplicarlo en preguntas interesantes. Cuando comenzamos, muchas personas se dieron cuenta de que sería increíblemente útil automatizar el ensayo de vida útil. Hubo, y todavía hay, muchos científicos investigadores altamente capacitados sentados en microscopios durante semanas, pinchando gusanos individuales para determinar si están vivos o muertos. La automatización podría liberar este tiempo y energía para actividades más creativas”, relata.
Inspirado en "un laboratorio vecino" en Boston
Para su máquina de vida útil se inspiró, revela, en un laboratorio vecino en Boston, Estados Unidos, el de Roy Kishony, que en ese momento usaba escáneres de superficie plana para medir el crecimiento bacteriano. “Algunos de nosotros, estudiantes de posgrado, estábamos sentados charlando y nos dimos cuenta de que los escáneres podrían ser mucho más prácticos, fáciles y rentables en comparación con los robots de uso general (que son caros y, a menudo, frágiles) o los equipos dedicados a las ciencias de la vida, como los lectores de placas que en ese momento no podía tomar imágenes lo suficientemente buenas”, explica.
A modo de introducción a lo que esa máquina ya les ha permitido observar, dice Stroustrup que cada individuo (humano u de otra especie) tiene una sola edad cronológica: la cantidad de años que ha estado vivo. Sin embargo, si se toma a cien personas que tienen edades cronológicas idénticas, por ejemplo cien personas que tengan exactamente sesenta años de edad, no todas tendrán la misma salud física (edad biológica). “Hay muchas formas diferentes de medir y calcular la edad biológica de una persona; por ejemplo, por las modificaciones del ADN o los marcadores bioquímicos de la sangre. Sin embargo, lo que comparten todos los biomarcadores del envejecimiento es que intentan decir si una persona es físicamente más joven o más mayor que una persona típica de su edad cronológica”.
Partiendo de eso, el equipo del CRG ha descubierto, en concreto, que los gusanos antes citados tienen al menos dos procesos de envejecimiento parcialmente independientes que tienen lugar al mismo tiempo: uno que determina el VMC (cese de movimiento vigoroso, un biomarcador del envejecimiento y un indicador de la salud de los nematodos) y otro, que determina el momento de la muerte. Aunque los dos procesos siguen trayectorias diferentes, sus tasas se correlacionan entre sí; es decir, en los individuos en los que la VMC se produjo a una tasa acelerada, también lo hizo la hora de la muerte; y viceversa. Como resultado final, el estudio reveló que cada nematodo tiene al menos dos edades biológicas distintas.
El estudio también demuestra que, independientemente de las mutaciones e intervenciones que alteran la esperanza de vida en los nematodos, la correlación estadística entre las distintas edades biológicas se mantiene constante. “Esto sugiere la existencia de una cadena de mando invisible, o estructura jerárquica, que regula los procesos de envejecimiento de los gusanos y cuyos mecanismos aún no se han descubierto. Esto significa que, si bien los procesos de envejecimiento pueden ser independientes, también es cierto que algunas personas envejecen rápidamente” y otras envejecen lentamente, en el sentido de que muchos de sus procesos de envejecimiento actúan de manera similar más rápida o más lentamente que los de sus pares”, informa el CRG.
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