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Gen

A prueba de radiaciones

Una enzima reduce la pérdida de células sanas expuestas a la radiación ultravioleta

MIGUEL BOYAYANPoder adicional: la fotólisis ayuda a reparar daños genéticos causados por exceso de radiación solarMIGUEL BOYAYAN

Quienes tuvieron hijos o fueron niños en la década del 80 seguramente recuerdan un famoso videojuego de aquella época: el Pac-Man. El protagonista, una hambrienta bola de color amarillo, debía ir comiendo las pastillas que encontraba a su paso, dentro de un laberinto lleno de fantasmas. Ganaba el juego aquél que conseguía comer mayor cantidad de pastillas y a la vez escapar de los fantasmitas.

En el cuerpo humano sucede algo similar cuando algunos genes se encuentran alterados. Las células viejas o con el material genético dañado se desintegran y son absorbidas por las células vecinas o por las del sistema inmunológico. Ese proceso de muerte celular programada, llamado apoptosis, forma parte del proceso natural de renovación celular. Pero cuando ocurre de manera descontrolada, causa daños en el organismo, generando tumores inclusive.

Este es el caso de los portadores de xeroderma pigmentosum (XP), una rara enfermedad genética que afecta a uno de cada 250 mil norteamericanos y se estima, a alrededor de mil brasileños, aunque tan sólo unos cien casos han sido diagnosticados fehacientemente en el país. Debido a alteraciones en al ADN, las células de la piel de estas personas presentan defectos en cierto tipo de proteínas, las enzimas de defensa, que detectan y reparan las alteraciones en la estructura del ADN causadas por la radiación ultravioleta, ante reiteradas exposiciones a la luz solar. Al perder estas células la capacidad de corregir las alteraciones antes mencionadas, los sensores químicos dan la orden de suicidio celular, evitando que esas células se reproduzcan y transmitan los genes defectuosos a sus descendientes. Los portadores de esta enfermedad nacen con una alta sensibilidad a la luz solar, es por ello que se ven obligados a usar cremas protectoras y anteojos oscuros, deben cubrirse con ropas largas y corren un riesgo dos mil veces mayor de contraer cáncer de piel que la población en general, porque algunas de las células que eventualmente debieran morir, no acatan las órdenes de los estímulos químicos y no se suicidan.

En tanto, otro tipo de luz indujo a los investigadores del Instituto de Ciencias Biomédicas de la Universidad de São Paulo (USP) a estudiar las alteraciones en el ADN de las células retiradas de la piel de personas portadoras de xeroderma pigmentosum y a reducir a la mitad la muerte de células sanas expuestas a la radiación ultravioleta, desarrollando una técnica que puede emplearse en el tratamiento de otros tipos de cáncer de piel. Utilizando un adenovirus, el equipo de Carlos Menck injertó por primera vez exitosamente, un gen de una enzima fotolítica en células retiradas de personas con xeroderma. Esta enzima, activada por la luz visible, y que se encuentra en bacterias, vegetales y animales, pero no en mamíferos placentarios como el hombre; restauró en menos de una hora, las lesiones más numerosas, llamadas dímeros de pirimidina-ciclobutano (CPD), que en general son corregidas muy lentamente. En el sistema natural de defensa de los seres humanos, las proteínas XP, consiguen reparar en cuatro horas sólo una parte de estas lesiones generadas por la radiación ultravioleta.

Terapia génica
“Les dimos a las células la capacidad adicional de reparar lesiones. La que ya poseía el sistema inmunitario consiguieron reparar de mejor modo las lesiones en el ADN. En aquellas que presentaban defectos genéticos, una enzima fotolítica extraída de marsupiales logró resolver el problema de las lesiones CPD”, sostiene Menck. En el pasado mes de julio, éste y Vanessa Chiganças, publicaron un artículo sobre este estudio en el Journal of Cell Sciencie, en colaboración con el equipo de Alain Sarasin, miembro del Instituto Gustave-Roussy de Francia. Los resultados permiten comprender de mejor manera en que funciona el sistema inmunitario en las células humanas, y las consecuencias de las lesiones originadas por la exposición a la radiación ultravioleta. Ahora, aunque aún faltan varias etapas, como pruebas con animales y ensayos clínicos en humanos, los resultados de este trabajo permiten pensar en nuevas perspectivas en terapia genética. “Si se encaminan correctamente, será posible pensar en utilizar en el futuro el efecto fotolítico como una terapia preventiva ante cualquiera de las formas de cáncer de piel”, afirma Vanessa.

Para comprobar si la fotólisis era capaz de reordenar el ADN de las células de los portadores de xeroderma, los investigadores demostraron en el año 2000 que es posible reparar el material genético de células humanas normales con esas proteínas. El equipo de la USP utilizó un virus inofensivo para la salud, como una especie de mensajero celular, que lleva en sí el gen capaz de reparar el defecto sumado a una proteína verde fluorescente extraída de las aguas vivas (medusas), que permite iluminar el camino recorrido por el gen fotolítico.

Luego expuso las células a radiaciones ultravioletas. Algunas de ellas también fueron expuestas a la luz del día para activar la enzima.

Vanessa dispuso las células en cuatro grupos: el primero, en el cual se implantó un gen fotolítico, se mantuvo a luz del día luego de ser expuesto a radiación ultravioleta; el segundo recibió también aquél gen, pero permaneció en un sitio oscuro. En el tercero y cuarto grupos, también expuestos a radiación, no se implantaron genes, permaneciendo un grupo en la oscuridad y el otro a la luz.

La tasa de mortalidad entre las células expuestas a la radiación ultravioleta, que recibieron o no la enzima fotolítica, pero permanecieron en la oscuridad, osciló entre el 55 % y el 68 %.

La muerte de las células con el gen defensivo XPA defectuoso, en las cuales se implantó la enzima y que eran mantenidas en ambiente iluminado, descendió a la mitad: entre el 25% al 29 %.

“Eliminé la lesión, que es una de las señales que originan la apoptosis de las células, y con eso mismo previne su inducción al suicidio”, explica Vanessa.

Datos preliminares de otro estudio llevado adelante por el equipo de Menck, añaden otra forma de proteger aún mejor las células de la piel de los portadores de xeroderma pigmentosum. Está en fase de prueba un adenovirus que contiene un nuevo gen con propiedades fotolíticas, en este extraído de la planta llamada Arabidopsis thaliana, para corregir otro tipo de lesión llamada fotoproductos.

Esta falla genética siempre se consideró inofensiva, por encontrarse en cantidades menores y por repararse rápidamente. Pero se encontró con que el daño que era capaz de causar a las células había sido subestimado. “Aunque los casos no sean frecuentes, esa lesión es tan importante como cualquier otra para ocasionar la muerte celular”, afirma Keronninn da Lima, autora del estudio en curso. Ella expuso células a la radiación ultravioleta y ensayó con un nuevo gen defensivo, específico para ese tipo de lesión. El resultado fue que también aumentó la supervivencia de las células.

Un equipo de la USP también está trabajando con éxito utilizando el gen XPD, que forma parte del sistema inmunitario humano. Utilizando un adenovirus, una versión normal de ese gen se injertó en células de piel extraídas de personas con xeroderma y otras dos enfermedades causadas por defectos en las proteínas que corrigen las alteraciones del ADN causadas por la radiación ultravioleta – el síndrome de Cockayne y la tricotiodistrofia. “Mientras que cualquiera de las células expuestas a radiación, aun recibiendo el gen de defensa murieron, apenas el 10 % de las células que no contienen la proteína XPD sobrevivieron”. Comenta Melissa Armelini, cuyo trabajo se publicará en breve en la revista Cancer Gene Therapy. Es como si aquél juego del Pac-Man se invirtiese y las pastillas encontrasen una forma de no las devorase la bola amarilla.

El Proyecto
Genes que reparan el ADN: análisis funcional y evolución
Modalidad
Proyecto Temático
Coordinador
Carlos Menck – ICB/USP
Inversión
R$ 1.059.975,46 (FAPESP)
54 a 57-106 – investigación-redes

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