Los osos de agua sobreviven a la radiación cósmica con una proteína que protege el ADN: aprenda cómo puede aumentar también la resistencia humana

Una proteína recientemente descubierta del animal más resistente de la Tierra está inspirando terapias innovadoras para el cáncer y las enfermedades cardiovasculares.

Los tardígrados, a menudo llamados osos de agua o lechones de musgo, son criaturas microscópicas que pueden sobrevivir a casi cualquier cosa: calor hirviendo, frío congelante y presión aplastante. De hecho, los tardígrados son el único animal conocido que sobrevive en el espacio. También pueden soportar niveles de radiación hasta 2.000 veces superiores a los que las células humanas pueden tolerar. Por supuesto, los científicos se han preguntado durante mucho tiempo: ¿cómo lo hacen?

En 2016, los investigadores descubrieron uno de los secretos de los tardígrados: un gen con una secuencia diferente a cualquier otra conocida en la naturaleza que produce una proteína que se encuentra solo en los tardígrados. Cuando introdujeron esta proteína en las células humanas, esas células también se volvieron más resistentes a la radiación. La proteína se llama supresor de daños, o Dsup, porque ayuda a proteger el ADN (el modelo de la vida) del daño.

Desde entonces, investigadores de todo el mundo han intentado descubrir exactamente cómo funciona Dsup. Como bioquímico que estudia Dsup, mi objetivo es descubrir cómo funciona esta proteína y algún día utilizar estos conocimientos para diseñar nuevas terapias que protejan las células humanas del daño del ADN.

Cómo Dsup protege el ADN tardígrado

Los científicos han propuesto varias explicaciones para la notable capacidad del Dsup para proteger el ADN de la radiación. Sin embargo, estos modelos tienen distintos niveles de apoyo experimental y ninguna explicación única ha obtenido un amplio consenso en el campo.

En mi trabajo reciente, descubrí que Dsup interactúa fuertemente con el ADN. Se adhiere firmemente al ADN, no sólo en un punto de la molécula, sino en toda su longitud. Dsup no tiene forma fija. En cambio, se comporta más como espaguetis en agua, moviéndose, doblándose constantemente y adoptando muchas formas diferentes. Cuando se une al ADN, hace que las hebras se desenrollen lentamente, como si se abriera una cremallera. Este suave desenrollado puede hacer que el ADN sea menos susceptible a sufrir daños cuando se expone a la radiación.

Instantánea estructural de Dsup. Tyler Woodward, CC BI-SA

En cambio, algunos científicos creen que Dsup actúa como un escudo. En este modelo, Dsup recubre y bloquea físicamente la radiación del ADN impactante. Otros piensan que estimula la maquinaria de reparación de las células, reparando el daño antes de que cause efectos nocivos.

De hecho, es posible que muchos de estos modelos sean ciertos al mismo tiempo. Debido a que Dsup protege contra muchos tipos de radiación, así como contra los subproductos tóxicos del daño por radiación, es probable que esta misteriosa proteína tenga múltiples funciones.

Comprender el Dsup algún día podría ayudar a los humanos a proteger mejor sus propias células, aportando parte de la notable resiliencia de los tardígrados a la salud humana.

Usando Dsup para avanzar en la medicina

Los científicos están investigando si Dsup podría usarse en medicina, especialmente en enfermedades donde el daño al ADN juega un papel importante.

Debido a que casi todos los cánceres implican daños en el ADN, algunos investigadores creen que la Dsup (o los tratamientos inspirados en ella) algún día podrían ayudar a prevenir que las células se vuelvan cancerosas. También puede proteger el tejido sano durante tratamientos contra el cáncer como la radiación o la quimioterapia, que funcionan dañando el ADN pero a menudo dañan las células sanas en el proceso.

El potencial del Dsup en la salud humana va mucho más allá. Por ejemplo, durante un ataque cardíaco o un derrame cerebral, los tejidos de los órganos experimentan estallidos de estrés oxidativo, reacciones químicas que provocan daños extensos en el ADN. Este estrés oxidativo puede empeorar la gravedad de la enfermedad y los resultados a largo plazo de los pacientes que padecen enfermedades cardiovasculares. Si Dsup puede proteger el ADN durante estos eventos estresantes, es posible que pueda reducir el daño celular que causan.

Los primeros estudios en animales ya están mostrando resultados prometedores, que muestran que los mamíferos pueden producir Dsup, causando efectos similares. En un estudio, los científicos utilizaron una inyección de ARNm, similar a la tecnología detrás de las vacunas de ARNm contra la COVID-19, para administrar las instrucciones genéticas para producir Dsup en ratones. Cuando los ratones fueron expuestos posteriormente a altas dosis de radiación, los que producían Dsup tenían mucho menos daño en el ADN que los ratones no tratados, lo que indica el verdadero poder protector de los organismos vivos.

Los tardígrados son el epítome de lo pequeño pero poderoso. Frank Fox/Wikimedia Commons, CC BI-SA Dsup en agricultura, espacio y más

Más allá de la medicina, Dsup podría afectar la agricultura, la exploración espacial e incluso el almacenamiento de datos.

Cuando los investigadores diseñaron plantas de arroz y tabaco para producir Dsup, las plantas se volvieron más resistentes a la radiación, una señal interesante del potencial del Dsup para mitigar el daño a los cultivos.

En biología espacial, Dsup podría ayudar a los astronautas a resistir la intensa radiación cósmica que limita las misiones a largo plazo.

Y en un giro futurista, algunos científicos están explorando cómo criaturas como los tardígrados podrían usarse para el almacenamiento de datos ultraestable. Los medios digitales actuales son susceptibles de sufrir daños debido a condiciones ambientales como altas temperaturas o altos niveles de radiación. Los medios digitales pueden convertirse en una secuencia de ADN y modificarse genéticamente para formar un genoma tardígrado. Entonces, Dsup podría ayudar a proteger los datos de condiciones extremas.

¿Qué sigue para Dsup?

Desde su descubrimiento hace casi una década, la comunidad científica ha estado entusiasmada con los posibles avances tecnológicos que podría permitir Dsup. Sin embargo, todavía se necesita una investigación significativa para comprender completamente cómo funciona esta misteriosa proteína en los organismos vivos. Varios grupos científicos de todo el mundo están estudiando activamente las propiedades únicas de esta proteína.

A pesar del trabajo por delante, la historia de Dsup muestra cómo los científicos pueden aprender lecciones de animales pequeños como los tardígrados. Al estudiar los misterios moleculares de estas criaturas notablemente resistentes, los investigadores están creando herramientas revolucionarias para combatir las enfermedades humanas y hacer avanzar la biotecnología.