Dos estudios publicados en ‘Science’ identifican regiones en el genoma humano que controlan genes relacionados con el proceso que llevan a cabo algunos mamíferos.
Despertarse y quedarse como nuevo. Eso sí, tras seis o siete meses durmiendo, o, mejor dicho, hibernando. Muchas personas ansían un sueño reparador cada noche. Pero sería aún más efectivo activar esos procesos genéticos que a osos, lemures, ardillas e incluso murciélagos les permiten pasar meses sin comer ni beber, sin que sus músculos se atrofien.
En ese tiempo, su organismo sigue activo, pero al ralentí, con una temperatura corporal que desciende hasta casi alcanzar los cero grados, a medida que su metabolismo y su actividad cerebral se ralentizan hasta casi detenerse. Cuando salen de la hibernación, se recuperan de cambios peligrosos en su salud similares a los que se observan en la diabetes tipo 2, la enfermedad de Alzheimer y los accidentes cerebrovasculares.
Para sortear estas enfermedades, los científicos tratan de buscan en nuestro genoma esos mismos mecanismos que se regulan de forma distinta. Y hoy la revista Science publica dos investigaciones que han dado con pistas genéticas clave que sugieren que los superpoderes de los animales hibernantes podrían estar ocultos en nuestro propio ADN. Además de señalar dónde están esos procesos y recogen claves para desbloquearlos. Esto abre la puerta al desarrollo futuro de tratamientos que podrían revertir la neurodegeneración y la diabetes, subrayan los autores de la Universidad de Utah (EEUU).
Según los investigadores, «existe la posibilidad de que, al comprender estos mecanismos, podamos encontrar estrategias para intervenir y ayudar con las enfermedades relacionadas con la edad y mejorar nuestra propia salud».
Hasta ahora, la mayoría de los cambios en el genoma asociados con la hibernación parecían «romper» la función de fragmentos específicos de ADN, en lugar de conferir una nueva función. Esto sugiere que los animales hibernantes pueden haber perdido las restricciones que, de otro modo, impedirían una flexibilidad extrema en la capacidad de controlar el metabolismo. En otras palabras, es posible que el «termostato» humano esté bloqueado en un rango estrecho de consumo energético continuo, explican los investigadores. En el caso de los animales hibernantes, es posible que ese bloqueo haya desaparecido.
Los hibernantes pueden revertir la neurodegeneración, evitar la atrofia muscular, mantenerse sanos a pesar de las fluctuaciones masivas de peso y mostrar un envejecimiento y una longevidad mejorados. «Los seres humanos ya tenemos la estructura genética», afirma Susan Steinwand, investigadora científica en neurobiología y anatomía en la Universidad de Utah Health y primera autora de uno de los trabajos a través de una nota. «Solo tenemos que identificar los interruptores que controlan estos rasgos hibernantes». Al aprender cómo hacerlo, los investigadores podrían ayudar a conferir una resistencia similar a los seres humanos.
Para Chris Gregg, doctor en Filosofía, profesor de Neurobiología, Anatomía y Genética Humana en la Universidad de Utah Health y autor principal de las investigaciones asegura, en un comunicado, que «existe la posibilidad de que, al comprender estos mecanismos relacionados con la hibernación en el genoma, podamos encontrar estrategias para intervenir y ayudar con las enfermedades relacionadas con la edad».
En este sentido, José Luis Villanueva-Cañas, especialista en Bioinformática en el Hospital Clínic de Barcelona, valora este estudio como «un avance significativo en la comprensión de la base genética de las adaptaciones metabólicas extremas, utilizando las herramientas disponibles a día de hoy de forma bastante exhaustiva». Tal y como recoge SMC, «entender cómo ocurren estos cambios durante el torpor puede informar sobre nuevas estrategias para abordar problemas de salud humana».
¿Dónde están las pistas para hibernar?
Buscar los interruptores en las regiones genéticas implicadas ha sido una ardua tarea. Para reducir las zonas del ADN implicadas, los investigadores emplearon múltiples tecnologías independientes de genoma completo para determinar cuáles podrían ser relevantes para la hibernación. Después, comenzaron a examinar coincidencias entre los resultados de cada técnica.
Primero, rastrearon secuencias de ADN que comparten la mayoría de los mamíferos, pero que habían cambiado recientemente en los animales hibernantes. «Si una región no cambia mucho de una especie a otra durante más de 100 millones de años, pero luego cambia rápida y drásticamente en dos mamíferos hibernantes, entonces creemos que nos indica algo que es importante para la hibernación, específicamente», explica a través de una otro de los autores principales, Elliott Ferris, bioinformático en la Universidad de Utah Health.
Con el fin de descifrar los procesos biológicos que subyacen a la hibernación, los investigadores analizaron e identificaron los genes que se activan o desactivan durante el ayuno en ratones, lo que desencadena cambios metabólicos similares a los de la hibernación. A continuación, encontraron los genes que actúan como coordinadores centrales, o «centros neurálgicos», de estos cambios en la actividad genética inducidos por el ayuno.
Los investigadores descubrieron que un grupo de genes denominado «locus de masa grasa y obesidad (FTO)» desempeña un papel importante en las capacidades de los animales hibernantes. Curiosamente, los seres humanos también tienen estos genes. «Lo que llama la atención de esta región es que es el factor de riesgo genético más importante para la obesidad humana», afirma Gregg. Sin embargo, los animales hibernantes parecen capaces de utilizar los genes del locus FTO de nuevas formas que les benefician.
Villanueva-Cañas destaca que lo significativo está en «la arquitectura reguladora y en la dinámica funcional del genoma, más que en su contenido genético bruto». Esto es, las regiones de ADN específicas de los animales hibernantes que identificaron los investigadores no eran genes en sí mismos. En cambio, las zonas eran secuencias de ADN que entran en contacto con genes cercanos y aumentan o disminuyen su expresión, como un director de orquesta que ajusta el volumen de muchos músicos.
Esto significa que la mutación de una sola región específica de los animales hibernantes tiene efectos de gran alcance que se extienden mucho más allá del locus FTO, explica Steinwand. «Cuando se elimina uno de estos elementos, esta pequeña región de ADN aparentemente insignificante, la actividad de cientos de genes cambia. Es bastante sorprendente».
El especialista en Bioinformática en el Hospital Clínic asegura que para dar con estas conclusiones «se centran en el estudio de elementos cis-reguladores (CREs) que son partes del genoma que regulan la actividad de los genes y se sirven de tecnologías ómicas que permiten averiguar la interacción de dichos elementos en tres dimensiones». Además, resalta un aspecto particularmente interesante: muchas de las especies que exhiben hibernación, como ciertas ardillas, murciélagos e incluso algunos primates, tienen parientes cercanos que no presentan esta capacidad. «Este hecho ofrece una oportunidad única para estudiar comparativamente estas especies hermanas, permitiendo identificar qué diferencias genómicas, transcriptómicas o epigenéticas pueden explicar la presencia o ausencia del fenotipo hibernante», comenta Villanueva-Cañas.
Por ello, entender la flexibilidad metabólica de los animales hibernantes podría conducir a mejores tratamientos para los trastornos metabólicos humanos. «Si pudiéramos regular nuestros genes de forma un poco más parecida a los animales hibernantes, tal vez podríamos superar la diabetes tipo 2 de la misma manera que un animal hibernante vuelve de la hibernación a un estado metabólico normal», afirma Ferris.