martes, 13 de mayo de 2014

ENVEJECIMIENTO Y BIOMARCADORES MEDIANTE FIRMAS EPIGENÉTICOS.

Los patrones de metilación normalmente regulan cómo se expresan los genes; pero también se pueden utilizar para determinar la edad de una persona; mediante el uso de métodos estadisticos, la precisión se eleva a valores sorprendentemente altos. Crédito: Fotolia /Illarionova

La epigenética (del griego epi: en o sobre y genética)  en un amplio sentido hace referencia al estudio de todos aquellos factores no genéticos que intervienen en la determinación de la ontogenia o desarrollo de un organismo. Es por lo tanto,  el conjunto de procesos químicos que modifican la actividad del ADN sin alterar su secuencia.
Este término fue acuñado en 1953 por Conrad Hal Waddington para referirse al estudio de las interacciones entre genes y ambiente que se producen en el organismo.
En cuanto a las firmas epigenéticos, son marcadores en el ADN que controlan los transitorios cambios en la expresión génica, dentro de las células de piel reprogramadas.

El Biomatemático Steve Horvath del Departamento de Genética Humana y Bioestadística de la Universidad de California, Los Ángeles (UCLA), ha descubierto una sorprendente forma de medir el envejecimiento de los seres humanos, a través de las firmas epigenéticos. Él encontró un reloj  increíblemente preciso en el cuerpo humano que permite que en casi todas las células se pueda ver la edad que tenemos.
Horvath, junto a su hermano gemelo Mark y su amigo Jörg Zimmermann desde 1989 concretaron un pacto para dedicarse como científicos, a encontrar una respuesta a la pregunta: ¿Cómo se puede extender la vida de la gente?
Ellos querían abordar el tema con la ayuda de modelos matemáticos y de las redes de genes, en el cual Jörg especializado en ciencias de la computación e inteligencia artificial, Mark en genética y bioquímica y Steve en biomatemática buscarían una respuesta.

En la actualidad Horvath, que durante años tuvo que luchar por su proyecto en forma personal, aceptando rechazos de los revisores de las Revistas Científicas, ahora ya tiene datos recogidos y analizados de más de 13.000 muestras de tejido humano, encontró un reloj biológico que no sólo es fácil de leer sino que también es asombrosamente preciso. El tiempo corre, y en todas las partes del cuerpo humano es igual, existiendo muy pocas excepciones a esta regla, incluso considerando que estas excepciones podrían ser útiles porque tal vez pueda ocultarse detrás de una prueba crucial, el curso del envejecimiento y las enfermedades relacionadas.

El reloj de Horvath está basado en los mecanismos de la epigenética, que son los cambios estructurales en el genoma que no afectan la secuencia de los bloques de construcción del ADN, sino que también determinan como se expresan los genes y los químicos. Estos marcadores se trasmiten cuando las células se dividen. En el envejecimiento de las células, el patrón de marcadores cambia con tanta regularidad, que algunos de ellos actúan como un temporizador.
Horvath tiene cientos de puestos de ADN ampliamente dispersos, que apuntan y determinan la frecuencia con que están metilados, así que usó un grupo  químico metilado; acto seguido, envió los datos del desarrollo a través de algoritmos informáticos que le proporcionó una sorprendente y precisa estimación de la edad de la persona que había proporcionado las células.

Por ejemplo, los glóbulos blancos rara vez tienen más de unos pocos días o semanas; pero también llevan la firma de los 50 años de edad que el donante tendrá dentro de unos pocos años más. Lo mismo se aplica al ADN del frontis de la cavidad oral o del tejido del cerebro, intestino y muchos otros órganos. En esto, el método de las otras pruebas Horvath en las cuales se analizaron los biomarcadores de la edad de una persona, es diferente: Se producen sólo en algunos tejidos; el estándar ideal considera previamente la determinación de la edad mediante la racemización (*) del ácido aspártico, un método para la datación de las proteínas que se almacenan para la vida de los dientes y los huesos.

Horvath comenta: “Quería desarrollar un método que funcionara en muchos o en la mayoría de los tejidos; este fue, sin duda, un proyecto de alto riesgo”. Todo parece indicar que ha dado sus frutos, cuando el año pasado fue publicada la desviación estándar: Fue de 3,6 años; es decir, el método podría  ser determinado en medio del examen de los tejidos de edad de mucho de sus donantes, durante 43 meses.  La precisión ha sido mejorada mediante muestras de saliva a 2,7 años y en ciertas células blancas de la sangre a 1,9 años; y para los tejidos de la corteza cerebral a 1,5 años. De esta manera se puede demostrar claramente, por ejemplo, con el método de que las células madres del embrión son muy jóvenes y que el tejido cerebral de los 100 años es realmente de unos 100 años de antigüedad.

Elizabeth Blackburn, Premio Nobel de Medicina 2009 (**), de la Universidad de California en San Francisco, dice: “Esta estrecha  relación sugiere que en la célula  algo sucede y es inmutable”. En su opinión, es algo completamente nuevo y totalmente desconocido en la biología. 
También para la medicina es importante cuando los datos epigenéticas de un donante no se ajustan a su acta de nacimiento.
Después de publicado el artículo de Horvath, los resultados fueron reproducidos por otros científicos e incluso fueron ampliados. Desde ése momento, sus colegas investigadores discuten no solo las aplicaciones, sino también la base biológica que hay detrás de él.
Peter Visscher, Jefe del Departamento de Genética Cuantitativa de la Universidad de Queensland, Australia, comenta: “Esto es algo completamente nuevo; si él tiene razón en su Reloj Epigenético, sería no solo muy interesante, sino que también muy importante”.

El Método de Horvath tiene muchas potenciales aplicaciones. Los criminólogos pueden utilizarlo para determinar la edad a las víctimas o delincuentes, mediante el examen que permanece detrás de la escena. Trey Ideker, jefe del Departamento de Genética Médica de la Universidad de California en San Diego, habla de su colaboración con un laboratorio de ciencias forenses. Quería poner a prueba su propio reloj epigenético, que ha desarrollado con sus socios, especialmente para los análisis de sangre - con modelos matemáticos muy similares al de Horvath. Aunque su método es específico para células de sangre y no es tan preciso, porque se basa en sólo 71 sitios en lugar de 353 sitios CpG.

La parte más interesante del reloj epigenético es porque revela discrepancias entre la epigenética y la edad cronológica  determinando los signos de un envejecimiento prematuro, ya sea en una determinada parte del cuerpo o en general. Horvath esta consciente de ello: si la edad epigenética puede predecir la aparición de la enfermedad y la vejez mejor que con el calendario que lo puede averiguar con mucho más trabajo,  "Con el reloj epigenético hemos encontrado un nuevo punto de partida, y la esperanza de averiguar lo que impulsa el envejecimiento." En este sentido, va más allá, una manera de retrasar lo inevitable.

El trabajo completo titulado “Biomarkers and Ageing: The Clock-Watcher” se encuentra en la Revista Nature 508 168-170 del 10 de abril de 2014 –DOI 10.1038/5028.168a
Fuente: Spektrum de. / Nature / Wikipedia / Academic.com /

(*)Racemización es la transformación de la mitad de las moléculas de un compuesto ópticamente activo en moléculas que poseen la configuración opuesta con pérdida del poder rotatorio al igualarse el número de moléculas levógiras y dextrógiras; mutarotación.


(**) Elizabeth Helen Blackburn, es una bioquímica australiana, descubridora de la telomerasa,, una enzima que forma los telómeros (extremo de los cromosomas que se acortan con la edad) durante la duplicación del ADN.

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