Un nuevo método revela lo que hizo una célula hace varios días
Una nueva tecnología permite ahora conservar estas moléculas de ARN en las células durante varios días.
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Lo que una célula ha hecho hace unas horas o unos días suele pasar desapercibido para los investigadores. Solo pueden medir su estado actual. Esto supone un problema cuando quieren comprender cómo se producen las reacciones inmunitarias o por qué algunas células cancerosas sobreviven a un tratamiento.
En este sentido, resulta especialmente revelador saber qué genes están activos en una célula. Esto proporciona a los científicos información esencial sobre el funcionamiento de las células y del organismo. Para ello, miden las moléculas de ARN, que son transcripciones de los genes activos. Sin embargo, de este modo los investigadores solo registran la actividad génica en el momento de la medición. Además, cada célula solo puede analizarse una vez, ya que se destruye durante el análisis del ARN.
Investigadores del Departamento de Biosistemas de la ETH de Zúrich, en Basilea, han desarrollado ahora un método que permite archivar moléculas de ARN en las células. De este modo, por primera vez no solo pueden estudiar el estado actual de una célula, sino también reconstruir qué genes estuvieron activos anteriormente.
«Ya no se aprecia que la reacción haya tenido lugar»
«Esta mirada al pasado resulta interesante, entre otras cosas, para las reacciones celulares que duran poco tiempo —y son muchas: las reacciones inmunitarias y de estrés son solo algunos ejemplos», explica Christopher Reinkemeier, investigador postdoctoral del grupo del profesor Randall Platt de la ETH. En este tipo de reacciones de corta duración, un estímulo externo activa determinados genes. En cuanto desaparece el estímulo, la célula vuelve a desactivar esos genes.
En el marco de un estudio, los investigadores de Basilea demostraron cómo las células humanas en cultivo celular reaccionan ante una sustancia mensajera del sistema inmunitario. «Si se realiza la medición demasiado tarde con el método convencional, ya no se aprecia que la reacción haya tenido lugar», afirma Marcos Manero Carranza, doctorando del grupo de Platt y, junto con Reinkemeier, coautor principal del estudio.
Cómo funciona el archivo de ARN
Para crear su archivo intracelular de ARN, los investigadores deben capturar moléculas de ARN y protegerlas de su degradación natural. Y es que las moléculas de ARN no están diseñadas, por lo general, para conservarse durante mucho tiempo.
Para ello, los científicos utilizan, entre otras cosas, una proteína que se encuentra de forma natural en los denominados «gránulos de estrés». Se trata de acumulaciones de ARN que se forman en las células sometidas a estrés, por ejemplo, durante una infección. En tales situaciones, la célula reduce temporalmente parte de su metabolismo y conserva las moléculas de ARN para más adelante.
Los investigadores han optimizado biotecnológicamente esta proteína de los gránulos de estrés y otras dos proteínas. De este modo, han creado un sistema que concentra las moléculas de ARN de una célula en una película que rodea las mitocondrias de las células y las protege allí de las enzimas que degradan el ARN, presentes de forma natural en las células. Los investigadores introducen las instrucciones de construcción de las tres proteínas optimizadas en las células mediante los denominados plásmidos. A continuación, las propias células ensamblan el sistema de archivo en su interior. De este modo, se pueden archivar varios miles de moléculas de ARN por célula durante varios días.
Investigar cómo se producen las recidivas del cáncer
El nuevo método podría permitir ahora detectar fenómenos poco frecuentes en las células. Podría resultar especialmente útil cuando los investigadores no identifican hasta más tarde qué células les interesan. Pueden seleccionar estas células y, a continuación, estudiar, con ayuda del archivo de ARN, qué genes estaban activos en ellas anteriormente.
Los investigadores han solicitado la patente de la nueva tecnología y quieren seguir desarrollándola para que, en el futuro, también pueda utilizarse en animales y en la investigación sobre el cáncer.
Un posible campo de aplicación son las células tumorales que sobreviven a la quimioterapia. Estas células pueden contribuir posteriormente a una recaída. Hoy en día resulta muy difícil determinar qué células sobrevivirán al tratamiento y cómo se han desarrollado anteriormente.
«No se sabe de antemano qué células se convertirán en células persistentes, y este fenómeno aún no se comprende bien», afirma Reinkemeier. «Si podemos aplicar nuestro sistema a la investigación oncológica, podremos aislar las células persistentes y examinar su historia. De este modo, podremos investigar cómo se forman y se desarrollan estas células. Esto podría suponer un avance decisivo en la investigación oncológica».
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