Mejorando la reparación del ADN humano utilizando el diminuto tardígrado

El tardígrado es un animal microscópico que resiste varias condiciones ambientales extremas, incluida la radiación ionizante de alta intensidad. Un estudio demuestra que esta resistencia es posible gracias a un sistema enzimático de reparación del ADN de extraordinaria eficacia que podría servir de inspiración para el tratamiento de enfermedades humanas.

Durante la evolución de la vida en la Tierra, todas las especies deben haber adquirido características que maximicen su probabilidad de sobrevivir y transmitir sus genes a su descendencia.

Desde un punto de vista científico, existe un enorme interés en estudiar estos mecanismos de adaptación, no sólo para mejorar nuestro conocimiento del mundo que nos rodea, sino también para identificar ciertos procesos moleculares que podrían aplicarse al tratamiento de enfermedades que afectan a la humanidad.

¡Cachorros de oso invencibles!

El tardígrado es un buen ejemplo de un animal que, si bien evolutivamente está muy distante de los humanos, posee varias características intrigantes con potencial terapéutico.

Apodado “oso de agua”, el tardígrado es un animal diminuto (de entre 0,1 y 1,5 mm de largo) que presenta una increíble resistencia a diversas condiciones ambientales extremas, fatales para todos los organismos vivos, ya sean temperaturas extremas (-270°C a +150°C) , la ausencia de presión atmosférica o por el contrario presiones abrumadoras, la ausencia de agua y alimentos o incluso radiaciones ionizantes de alta intensidad (rayos X o UV).

Este último caso es especialmente interesante: se ha demostrado que los tardígrados pueden sobrevivir a una radiación de 5.000 a 6.000 Gray (Gy), es decir, 1.000 veces más que la dosis letal para un ser humano.

Reparación a gran escala

Un estudio reciente proporciona una mejor comprensión de los mecanismos bioquímicos responsables de esta adaptación a la radiación. ⁽¹⁾ En este estudio, los investigadores observaron por primera vez que la exposición de una especie de tardígrado (modelo hipsibius) a altas dosis de radiación gamma (4360 Gy) indujeron daños considerables en su ADN a corto plazo, pero el animal se recuperó rápidamente, con reparación completa de estas roturas moleculares en las 24 horas siguientes.

Análisis más detallados mostraron que esta recuperación se correlacionaba con un aumento en la expresión de varios genes, en particular los de las enzimas implicadas en la reparación del ADN.

En determinados casos, el aumento de la expresión de estos genes es de una magnitud extraordinaria, nunca observada en este tipo de estudios. Los niveles de algunos genes aumentaron más de 300 veces después de la irradiación, alcanzando niveles tan altos como los implicados en el mantenimiento de las funciones biológicas básicas del animal, lo cual es excepcional.

Reparadores de alto rendimiento

Una cuestión importante es si estos genes implicados en la reparación del ADN del tardígrado y la resistencia a la radiación pueden realizar una función protectora similar si se introducen en las células de otro organismo.

Los primeros resultados obtenidos por los investigadores sugieren que sí: utilizando las bacterias Escherichia coli Como modelo, observaron que la inserción de estos genes aumentaba significativamente la supervivencia de la bacteria ante una dosis masiva de rayos gamma, lo que sugiere que son suficientes para conferir resistencia a la irradiación, independientemente del origen del ADN.

Estas enzimas supereficaces reparadoras del ADN podrían utilizarse para el tratamiento de determinadas patologías humanas que implican daños irreversibles en el ADN, por ejemplo determinadas enfermedades genéticas raras que provocan un envejecimiento prematuro, o para la reparación del ADN mutado tras una exposición solar excesivamente prolongada.

Estas enzimas reparadoras también podrían usarse para minimizar los efectos secundarios de la radioterapia en los tejidos sanos que rodean los tumores durante el tratamiento oncológico.

Otro ejemplo que demuestra que las formas de vida más simples son esenciales para la supervivencia de las más complejas.

♦ (1) Clark-Hachtel CM y coll. «El tardígrado Hypsibius exemplaris regula drásticamente los genes de la vía de reparación del ADN en respuesta a la radiación ionizante». actual. Biol.publicado el 24 de abril de 2024.