Un estudio encuentra un ‘canibalismo celular’ generalizado y fenómenos relacionados en todo el árbol de la vida

En un nuevo artículo de revisión, Carlo Maley y sus colegas de la Universidad Estatal de Arizona describen fenómenos de célula dentro de célula en los que una célula engulle y, a veces, consume a otra. El estudio muestra que los casos de este comportamiento, incluido el canibalismo celular, están muy extendidos en todo el árbol de la vida.

Los hallazgos desafían la percepción común de que los eventos célula dentro de célula están restringidos en gran medida a las células cancerosas. Más bien, estos eventos parecen ser comunes en diversos organismos, desde amebas unicelulares hasta animales multicelulares complejos.

La ocurrencia generalizada de tales interacciones en células no cancerosas sugiere que estos eventos no son comportamientos inherentemente «egoístas» o «cancerosos». Más bien, los investigadores proponen que los fenómenos célula dentro de célula pueden desempeñar papeles cruciales en el desarrollo normal, la homeostasis y la respuesta al estrés en una amplia gama de organismos.

El estudio sostiene que se debe abandonar el enfoque en los eventos célula dentro de célula como enfoque para tratar el cáncer, ya que estos fenómenos no son exclusivos de la malignidad.

Al demostrar que los sucesos abarcan una amplia gama de formas de vida y están profundamente arraigados en nuestra composición genética, la investigación nos invita a reconsiderar conceptos fundamentales de cooperación celular, competencia y la intrincada naturaleza de la multicelularidad. El estudio abre nuevas vías para la investigación en biología evolutiva, oncología y medicina regenerativa.

El investigaciónpublicado en Informes Científicos, es el primero en investigar sistemáticamente los fenómenos de célula dentro de célula en todo el árbol de la vida. Los hallazgos del grupo podrían ayudar a redefinir la comprensión del comportamiento celular y sus implicaciones para la multicelularidad, el cáncer y el viaje evolutivo de la vida misma.

«Comenzamos a este trabajo por primera vez porque aprendimos que las células no sólo compiten por los recursos, sino que se matan y se comen entre sí activamente», dice Maley. «Ese es un aspecto fascinante de la ecología de las células cancerosas. Pero una mayor exploración reveló que estos fenómenos ocurren en las células normales y, a veces, ninguna de las células muere, lo que da como resultado un tipo completamente nuevo de célula híbrida».

Maley es investigador del Centro de Biodiseño para Biocomputación, Seguridad y Sociedad; profesor de la Facultad de Ciencias de la Vida de ASU; y director del Centro de Evolución del Cáncer de Arizona.

El estudio se realizó en colaboración con la primera autora Stefania E. Kapsetaki, anteriormente en ASU y ahora investigadora en la Universidad de Tufts, y Luis Cisneros, anteriormente en ASU y actualmente investigador en Mayo Clinic.

De las interacciones celulares egoístas a las cooperativas

Los fenómenos célula dentro de célula se han observado desde hace mucho tiempo, pero aún no se comprenden bien, especialmente fuera del contexto de las respuestas inmunitarias o el cáncer. Los primeros genes responsables del comportamiento de una célula a otra se remontan a hace más de 2 mil millones de años, lo que sugiere que los fenómenos desempeñan un papel importante, aunque aún por determinar, en los organismos vivos. Comprender las diversas funciones de los eventos célula dentro de célula, tanto en la fisiología normal como en la enfermedad, es importante para desarrollar terapias contra el cáncer más efectivas.

La revisión profundiza en la aparición, los fundamentos genéticos y la historia evolutiva de los fenómenos de célula dentro de célula, arrojando luz sobre un comportamiento que alguna vez se pensó que era una anomalía. Los investigadores revisaron más de 500 artículos para catalogar las diversas formas de fenómenos de célula dentro de célula observados en el árbol de la vida.

El estudio describe 16 grupos taxonómicos diferentes en los que se produce el comportamiento de célula dentro de célula. Los eventos célula dentro de célula se clasificaron en seis categorías distintas según el grado de relación entre las células huésped y presa, así como el resultado de la interacción (si una o ambas células sobrevivieron).

En el estudio se destaca un espectro de comportamientos entre células, que van desde actos completamente egoístas, en los que una célula mata y consume a otra, hasta interacciones más cooperativas, en las que ambas células permanecen vivas. Por ejemplo, los investigadores encontraron evidencia de «muerte heteroespecífica», donde una célula envuelve y mata a una célula de una especie diferente, en una amplia gama de organismos unicelulares, facultativamente multicelulares y multicelulares obligados. Por el contrario, la «muerte conespecífica», en la que una célula consume otra célula de la misma especie, fue menos común y se observó sólo en tres de los siete principales grupos taxonómicos examinados.

Los organismos pluricelulares obligados son aquellos que deben existir de forma multicelular durante todo su ciclo de vida. No pueden sobrevivir ni funcionar como células individuales. Los ejemplos incluyen la mayoría de los animales y plantas. Los organismos multicelulares facultativos son organismos que pueden existir como células individuales o en forma multicelular dependiendo de las condiciones ambientales. Por ejemplo, ciertos tipos de algas pueden vivir como células individuales en algunas condiciones pero formar colonias multicelulares en otras.

El equipo también documentó casos de fenómenos de célula dentro de célula en los que tanto las células huésped como las de presa permanecieron vivas después de la interacción, lo que sugiere que estos eventos pueden cumplir funciones biológicas importantes más allá de simplemente matar a los competidores.

«Nuestra categorización de los fenómenos de célula dentro de célula en todo el árbol de la vida es importante para comprender mejor la evolución y el mecanismo de estos fenómenos», dice Kapsetaki. «¿Por qué y cómo ocurren exactamente? Esta es una pregunta que requiere más investigación en millones de organismos vivos, incluidos organismos en los que es posible que aún no se hayan buscado fenómenos de célula dentro de célula».

Genes antiguos

Además de catalogar los diversos comportamientos célula dentro de célula, los investigadores también investigaron los orígenes evolutivos de los genes implicados en estos procesos. Sorprendentemente, descubrieron que muchos de los genes clave de célula dentro de célula surgieron mucho antes de la evolución de la multicelularidad obligada.

«Cuando observamos genes asociados con mecanismos conocidos de célula dentro de célula en especies que divergieron del linaje humano hace mucho tiempo, resulta que los ortólogos humanos (genes que evolucionaron a partir de un gen ancestral común) están típicamente asociados con funciones normales de la multicelularidad, como la vigilancia inmunológica», dice Cisneros.

En total, se identificaron 38 genes asociados con fenómenos de célula dentro de célula, y 14 de ellos se originaron hace más de 2.200 millones de años, anteriores al ancestro común de algunos organismos facultativamente multicelulares. Esto sugiere que la maquinaria molecular para el canibalismo celular evolucionó antes de las principales transiciones hacia la multicelularidad compleja.

Los antiguos genes célula dentro de célula identificados en el estudio están involucrados en una variedad de procesos celulares, incluida la adhesión célula-célula, la fagocitosis (engullimiento), la destrucción intracelular de patógenos y la regulación del metabolismo energético. Esta diversidad de funciones indica que los eventos célula dentro de célula probablemente cumplieron funciones importantes incluso en organismos unicelulares y multicelulares simples mucho antes del surgimiento de la vida multicelular compleja.