Relación entre las capas protectoras del ADN y la salud del corazón
Un equipo de investigadores desarrolla una nueva herramienta molecular para investigar la influencia de la telomerasa en el desarrollo de las células del músculo cardiaco
A medida que envejecemos, nuestro aspecto cambia, el pelo se vuelve gris y aparecen las arrugas. Y nos volvemos más susceptibles a las enfermedades. Una de las razones es que los telómeros se acortan. Se trata de unos capuchones protectores situados en los extremos de los cromosomas, portadores de nuestro material genético. Cada vez que una célula se divide, los telómeros se acortan hasta que alcanzan una longitud crítica y los genes que protegen podrían resultar dañados. Entonces la célula deja de dividirse y el tejido envejece. Por ello, la longitud de los telómeros se considera un marcador de la edad biológica de una persona. Su acortamiento aumenta el riesgo de enfermedades relacionadas con la edad, como el Alzheimer o el cáncer, así como de enfermedades cardiovasculares.
En las células del músculo cardiaco, conocidas como cardiomiocitos, la longitud de los telómeros está estrechamente relacionada con el rendimiento del corazón. Las personas con telómeros cortos en las células del músculo cardiaco, por ejemplo, son más propensas a sufrir insuficiencia cardiaca. Sin embargo, no está claro si los telómeros cortos son la causa o el resultado de la enfermedad. Investigadores dirigidos por el Dr. Christian Bär, biólogo molecular del Instituto de Estrategias Terapéuticas Moleculares y Traslacionales de la Facultad de Medicina de Hannover (MHH), quieren resolver este "problema del huevo y la gallina". Ya han realizado avances significativos en este sentido. Han desarrollado una nueva herramienta molecular con la que pueden producir células madre con longitudes de telómeros diferentes y definidas con precisión, y luego comparar la forma de las células de músculo cardiaco resultantes. Los resultados se han publicado en la revista "Cellular and Molecular Life Sciences".
Elemento de control de la longitud de los telómeros
"En este estudio utilizamos células madre pluripotentes inducidas humanas, es decir, células del cuerpo que han sido reprogramadas a su estado original, por así decirlo", explica el profesor Bär. Los investigadores editaron estas células hiPS "rejuvenecidas", que ahora pueden volver a convertirse en cualquier tejido humano, utilizando tijeras genéticas CRISPR. Sin embargo, no eliminaron el ADN de las células hiPS, sino que insertaron un elemento de control que puede desactivar específicamente la lectura de un determinado gen. La herramienta molecular regula la producción de telomerasa, una enzima que añade nuevo ADN al final del telómero y lo alarga. Como resultado, la célula conserva su capacidad de dividirse y no envejece. En los adultos, la telomerasa está normalmente desactivada y sólo es activa en unos pocos nichos, por ejemplo en las células madre hematopoyéticas de la médula ósea. Con la ayuda de las tijeras genéticas modificadas, los investigadores pudieron generar las llamadas células madre humanas de interferencia CRISPR (CRISPR ihiPSC) con un acortamiento de los telómeros definido con precisión, que a su vez se convirtieron en células musculares cardiacas con telómeros correspondientemente más cortos o más largos.
La telomerasa puede proteger el corazón
"Utilizando estos cardiomiocitos derivados de CRISPR ihiPSC, pudimos investigar los efectos de la longitud de los telómeros en el desarrollo de las células del músculo cardiaco y su respuesta a estímulos de estrés", subraya el profesor Bär, que lleva más de diez años investigando las tapas protectoras de nuestro ADN y dirige el grupo de trabajo "El genoma no codificante en el envejecimiento y la regeneración cardiaca". "Descubrimos que las células de músculo cardiaco plenamente funcionales sólo se desarrollaban a partir de ihiPSC con telómeros largos", afirma el Dr. Shambhabi Chatterjee, científico del grupo de trabajo y primer autor del estudio. "La mala función de los cardiomiocitos y la mayor sensibilidad al estrés estaban, por tanto, directamente relacionadas con el grado de acortamiento de los telómeros".
En trabajos anteriores, el profesor Bär y su colega el Dr. Chatterjee ya habían descubierto que la reactivación de la telomerasa puede ayudar contra las enfermedades relacionadas con el envejecimiento y proteger el corazón, al menos en cultivos celulares y en modelos animales. "Investigamos la reactivación sistémica de la telomerasa cargando los llamados taxis génicos con el gen de la telomerasa e introduciéndolos en células de ratón", explica el científico. "Esto también prolongó significativamente la vida útil de los animales en el modelo de ratón, incluso en ratones adultos y envejecidos, y tuvo un efecto protector sobre el corazón incluso después de un infarto".
Evaluación más fiable de fármacos cardíacos
La novedosa herramienta desarrollada en este estudio para alterar la longitud de los telómeros ofrece la posibilidad de reproducir en cultivo celular enfermedades relacionadas, como la insuficiencia cardiaca, y examinarlas de forma estandarizada. "Anteriormente, para ello se necesitaban muestras de tejido del corazón, pero éstas pueden diferir mucho de una persona a otra en cuanto a la longitud de los telómeros y, por tanto, sólo son comparables hasta cierto punto", afirma el profesor Bär. Otra ventaja de la plataforma de pruebas es que puede utilizarse para producir cardiomiocitos CRISPR ihiPSC genéticamente idénticos con telómeros largos y cortos. Éstos podrían utilizarse, por ejemplo, como controles en el ensayo sistemático de fármacos cardíacos y contribuir así a una evaluación más fiable de los mismos. También está convencido de que las terapias que intervienen en el mantenimiento de la longitud de los telómeros podrían mejorar la función cardiovascular de los pacientes con insuficiencia cardíaca. "Con nuestra plataforma de pruebas, ahora queremos aclarar la cuestión de quién es la gallina y quién el huevo, si la administración de telomerasa podría quizá ser eficaz para prevenir la insuficiencia cardíaca y en qué momento deberíamos contrarrestar específicamente el acortamiento de los telómeros en las células del músculo cardíaco".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
Publicación original
Shambhabi Chatterjee, Megan Leach-Mehrwald, Cheng-Kai Huang, Ke Xiao, Maximilian Fuchs, Mandy Otto, Dongchao Lu, Vinh Dang, Thomas Winkler, Cynthia E. Dunbar, Thomas Thum, Christian Bär; "Telomerase is essential for cardiac differentiation and sustained metabolism of human cardiomyocytes"; Cellular and Molecular Life Sciences, Volume 81, 2024-4-24
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