Lo que un pequeño gusano que se mueve puede enseñarnos sobre el cáncer

Uno pensaría que un organismo diminuto, transparente, de aproximadamente un milímetro de largo, podría tener dificultades para llamar la atención de alguien. El gusano redondo Caenorhabditis elegans (C. elegans), sin embargo, ha estado en el centro de atención de la investigación biológica durante décadas. Los científicos propusieron por primera vez el gusano como modelo para estudiar la biología del desarrollo y la neurobiología en la década de 1960. En 1998, C. elegans se convirtió en el primer animal en secuenciar completamente su genoma e incluso hoy en día cientos de laboratorios dedican tiempo y recursos para averiguar más sobre el gusano y cómo puede ayudarnos a responder algunas de las preguntas fundamentales de la biología.

¿Cómo una sola célula se convierte en un organismo multicelular? ¿Cuáles son los genes que controlan la división celular y el movimiento celular? Ian Chin-Sang, biólogo del desarrollo, ha dedicado su carrera a formular estas y otras preguntas similares. En su laboratorio en el Departamento de Biología de Queen’s, combina técnicas de genética, biología molecular, bioquímica y microscopía de video para estudiar C. elegans y comprender cómo se desarrollan los animales, incluidos los humanos.

C. elegans y los humanos comparten alrededor del 40 % de la misma composición genética, lo que significa que el 40 % de los genes humanos son homólogos, o de estructura similar, con el ADN del gusano. Por otro lado, los gusanos redondos son organismos mucho más simples, con solo unas 1000 células, y sus cuerpos transparentes facilitan su observación en detalle, incluso a nivel de una sola célula.

En los últimos años, el Dr. Chin-Sang y su equipo han estado estudiando C. elegans para investigar los genes del cáncer, los que pueden promover la división celular en tumores y metástasis. También han estado investigando los genes supresores de tumores que evitan que las células se multipliquen. Las mutaciones y predisposiciones genéticas que bloquean los genes supresores de tumores pueden provocar cáncer.

«Estudiamos cómo se desarrolla el gusano y aplicamos este conocimiento para comprender qué es lo que falla durante la división celular que causa el cáncer», explica el Dr. Chin-Sang. «También estamos interesados ​​en los mecanismos detrás de cómo las células tumorales invaden los tejidos circundantes y se mueven a otros lugares, creando nuevos tumores. Si podemos bloquear este mecanismo, podemos prevenir la metástasis».

Los gusanos redondos no desarrollan cáncer como los humanos. Pero tienen genes supresores de tumores y son un buen modelo para comprender qué sucede exactamente cuando estos genes son eliminados. En los gusanos, como en los humanos, las mutaciones en un gen supresor de tumores pueden conducir a una división y movimiento celular inapropiados, lo que lleva a una muerte prematura.

El equipo de la Dra. Chin-Sang está particularmente interesado en el corresponsal genético de PTEN del gusano, un gen cuya pérdida está involucrada en alrededor del 70% de los cánceres de próstata y otros tipos de tumores. Aunque los humanos y los gusanos redondos tienen diferencias obvias, lo que sucede dentro de las células de cada organismo es comparable.

«Pensamos en la célula como una máquina molecular que necesita funcionar correctamente. ¿Qué sucede si alteras los componentes de la máquina? Eso es lo que simulamos en el laboratorio. Es probable que la forma en que funciona esa máquina en el gusano sea la misma que en células humanas», dice el Dr. Chin-Sang.

Los científicos pueden manipular los genes de C. elegans de muchas formas. Además, los investigadores pueden usar el gusano para probar candidatos a fármacos y ver si son efectivos para ralentizar la división celular o el movimiento celular. Estos experimentos pueden eventualmente guiar a los científicos sobre qué sustancias probar en modelos biológicos más complejos y, finalmente, en humanos.

Programas actuales

Además de estudiar la división celular y sus conexiones con el cáncer, el equipo de la Dra. Chin-Sang está investigando la vía de señalización de la insulina celular. Si bien la insulina es conocida principalmente por regular los niveles de glucosa en sangre, la señalización de insulina exacerbada puede conducir al desarrollo de tumores. Aunque C. elegans no produce insulina, sí tiene moléculas similares a la insulina, y la maquinaria molecular que las regula es muy similar a la vía de señalización de la insulina que se encuentra en las células humanas. Además, el gusano tiene genes que pueden bloquear dicha señalización, proporcionando información sobre lo que les sucede a los humanos.

«Esto podría ser muy importante para el diseño de nuevos medicamentos», dice el Dr. Chin-Sang. Este programa de investigación está financiado por los Institutos Canadienses de Investigación en Salud (CIHR).

Otro programa en curso está financiado por el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá (NSERC) y tiene como objetivo aclarar cómo las células embrionarias cambian su forma y se mueven para plegarse en formas tridimensionales. Este proceso se denomina «morfogénesis» y es un aspecto importante del desarrollo, ya que es necesario para dar a los órganos y tejidos sus formas tridimensionales. El equipo está trabajando para identificar y caracterizar genes y proteínas que regulan este proceso.

Como biólogo del desarrollo, el Dr. Chin-Sang se esfuerza por responder preguntas científicas fundamentales y no siempre está seguro, especialmente en las primeras etapas de un proyecto de investigación, de las posibles aplicaciones del conocimiento que se está construyendo. Pero estar abierto a lo inesperado vale la pena: ¿quién pensaría que un pequeño gusano redondo podría enseñarnos tanto sobre nuestra propia salud?

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