El ratón con superpoderes curativos
- Panku
- 25 abr 2022
- 12 Min. de lectura
Pocos mamíferos tienen la capacidad de regenerar una médula espinal cortada y curar otras lesiones graves sin dejar cicatrices, pero un diminuto roedor de África podría ser la clave de una revolución médica.
ónica Sousa, una científica experimentada, apenas podía creer lo que veía. En el pequeño recinto de plástico en la mesa de laboratorio frente a ella había un ratón que unas semanas antes había estado medio paralizado, arrastrando sus patas traseras donde quiera que fuera.
Ahora trotaba e incluso saltaba acrobáticamente , a pesar de no haber recibido nada más que alivio del dolor desde su lesión.
No había un precedente real para esto. Los mamíferos, desde pequeños roedores hasta humanos, por lo general nunca se recuperan de lesiones graves en la médula espinal u otras lesiones del sistema nervioso central. Excepto, al parecer, por el ratón espinoso africano.
En los últimos años, los científicos han descubierto que esta criatura, que se encuentra en hábitats áridos de países africanos como Kenia, Somalia y Tanzania, tiene un don extraordinario para la regeneración. Puede superar lesiones devastadoras en su piel, corazón, riñones y médula espinal.
Nadie esperaba esto, incluidos los científicos estadounidenses que descubrieron en 2012 que el ratón espinoso podía regenerar grandes áreas de piel dañada.
"Todos estábamos completamente asombrados", dice Sousa, experta en regeneración nerviosa de la Universidad de Oporto, en Portugal, refiriéndose a la notable capacidad del ratón para reparar su médula espinal, que ella y sus colegas documentaron en un estudio publicado a principios de este año. Los ratones se recuperaron de la parálisis en cuestión de semanas.
El ratón espinoso africano se une a una lista especial de especies que, por lo demás, no son mamíferos y se sabe que pueden regenerar partes importantes de sus cuerpos. La regeneración es una forma específica de cicatrización de heridas que reemplaza los tejidos perdidos de manera más o menos similar, evitando la cicatrización excesiva, para que la parte del cuerpo en cuestión pueda funcionar tan bien como antes. Los ajolotes, platelmintos, peces cebra y algunas medusas pueden regenerar partes relativamente grandes y complejas de sus cuerpos, por ejemplo. Y los caimanes recién nacidos pueden volver a crecer colas cortadas, según un estudio publicado en 2020 . Pero ninguno de estos animales está tan estrechamente relacionado con nosotros, genéticamente hablando, como el ratón espinoso africano.
El ajolote, un tipo de salamandra que se encuentra en México, tiene notables poderes curativos que les permiten regenerar extremidades enteras (Crédito: Paul Starosta/Getty Images)
Muchos investigadores argumentan que estos animales pueden tener secretos biológicos que podrían ayudar a revolucionar la medicina y conducir a tratamientos para traumas y enfermedades degenerativas que cambian la vida. Puede que haya más de un Santo Grial aquí. Sin embargo, no hay garantías. Y estudiar a estos animales plantea consideraciones éticas, ya que los científicos deben herirlos deliberadamente para saber cómo responden. Después de décadas de investigación sobre algunos de estos animales, es posible que no estemos mucho más cerca de encontrar una forma de regenerar partes clave de nuestro propio cuerpo.
Esta es la historia de cómo descubrimos las extraordinarias habilidades regenerativas del ratón espinoso africano y si eventualmente podría ayudar a millones de personas que sufren de condiciones debilitantes.
Era 2011 y Ashley Seifert, que trabajaba en la Universidad de Florida pero ahora está en la Universidad de Kentucky, estaba parada en el jardín de un veterinario jubilado en Florida. El veterinario en cuestión, Elliott Jacobson, era dueño de un edificio anexo lleno de serpientes como mascota. Sin embargo, Seifert no estaba interesado en las serpientes. Había recibido un soplo de que Jacobson también poseía una pequeña colonia de ratones espinosos africanos. Los animales pueden ser difíciles de conseguir, aunque se han vendido como mascotas en los EE. UU. Jacobson obtuvo sus ratones espinosos de alguien en el zoológico de Phoenix en la década de 1990 y los había criado desde entonces. Tenía 40 de ellos y felizmente se los dio a Seifert. Estos animales formaron la base de una colonia de investigación que Seifert ha estudiado desde entonces.
En aquel entonces, sin embargo, Seifert estaba en una especie de misión. Ya se había dado cuenta de que los ratones espinosos africanos tenían habilidades asombrosas, después de que un colega hiciera un comentario casual sobre los animales en una conversación. Los informes habían circulado en revistas académicas informes de una extraña especie de ratón en África que a veces cambiaba de piel muy repentinamente. Seifert se preguntó si un ratón que podía hacer tal cosa también podría poseer impresionantes habilidades para curar heridas.
Su primer encuentro con los animales fue en Kenia, donde logró atrapar algunos en un viaje de investigación. Como nunca había tocado ninguno antes, pronto descubrió que incluso un agarre razonablemente suave hace que su piel, cubierta con pelos espinosos y robustos, se caiga.
Estaba realmente sorprendida mirando a través del microscopio y viendo que me volvía a crecer cabello nuevo – Ashley Seifert
Al observar cómo respondían a esto y cómo se recuperaban cuando les hacía pequeños agujeros en la piel de las orejas en experimentos controlados, se dio cuenta de algo increíble: los ratones espinosos africanos se recuperan de lesiones como esta con entusiasmo. Los cortes en sus oídos no solo sanaron formando un parche de tejido cicatricial para reparar la herida , sino que el nuevo tejido se completó con folículos pilosos, grasa corporal y cartílago. Simplemente le faltaba una capa de músculo. "Me sorprendió mucho mirar a través del microscopio y ver que volvía a crecer cabello nuevo", recuerda Seifert, quien recuperó muestras de piel de los ratones para analizarlas en el laboratorio. Durante el mismo estudio, Seifert y sus colegas también encontraron que la piel de los ratones espinosos africanos es anormalmente débil. Calcularon que un ratón normal del género mus tiene una piel 20 veces más fuerte. El equipo publicó los resultados de este trabajo en 2012 .
Habiendo vislumbrado la destreza regenerativa del ratón, Seifert hizo planes para estudiarlo más a fondo y pronto pudo hacerlo utilizando la colonia de investigación que adquirió de Jacobson en Florida.
En los 10 años aproximadamente desde el descubrimiento de Seifert, un pequeño número de otros investigadores se han interesado en los ratones espinosos africanos. Un conocido artículo publicado el año pasado , por ejemplo, describía cómo los roedores pueden recuperarse de una lesión renal grave que conduciría a una falla orgánica completa en otras especies de ratones.
Los científicos plantean la hipótesis de que los ratones espinosos evolucionaron para mudar su piel con el fin de escapar de los depredadores que intentaban arrebatarlos. Pero podría haber otras razones por las que la regeneración les ayuda en la naturaleza, tal vez permitiéndoles tolerar una gran cantidad de parásitos, por ejemplo. Cualquiera que sea la razón, llama la atención que parecen haber desarrollado esta habilidad cuando tan pocos mamíferos se acercan a ella. Sin embargo, en una investigación aún por publicar, Seifert descubrió recientemente que un tipo de ratón estrechamente relacionado, el ratón con pelo de cepillo, también parece tener capacidades regenerativas similares.
Se espera que los estudios en animales como el ratón espinoso puedan conducir a nuevos tratamientos médicos que podrían mejorar la curación de los pacientes (Crédito: Alamy)
Desde 2012, numerosos científicos se han basado en el trabajo de Seifert. Sus resultados le siguen sorprendiendo. El artículo de Sousa y sus colegas sobre la regeneración de la médula espinal fue particularmente sorprendente, explica, porque en ese caso los investigadores cortaron por completo la médula espinal de unos 10 ratones espinosos africanos en su experimento. Se observó que todos menos tres recuperaron la movilidad completa, y los ratones incluso lo hicieron después de que su médula espinal fuera cortada en dos, o seccionada, por segunda vez.
"Me quedé boquiabierto porque no podía creer que hicieran una sección completa y obtuvieran ese tipo de recuperación", dice Seifert.
Vale la pena señalar que el corte limpio de un procedimiento quirúrgico podría haber sido más fácil de recuperar que una lesión en la columna en la naturaleza, donde el daño en y alrededor de la columna podría ser más difícil de curar. Sin embargo, el hecho de que los axones de los ratones, el cable de conexión de sus células nerviosas, pareciera regenerarse sigue siendo impresionante.
Sousa, como Seifert, escuchó sobre los ratones espinosos por pura casualidad. Un compañero investigador de la Universidad de Oporto describió sus habilidades regenerativas y mencionó que había una colonia de ratones en la Universidad de Algarve, a unos 550 km (341 millas) de distancia en la costa sur de Portugal. Sousa envió a algunos estudiantes a investigar.
Con permiso, hicieron algunos cortes incompletos en la médula espinal de los ratones, pero cuando regresaron más tarde para revisarlos, apenas podían decir qué ratones habían resultado heridos porque sus tejidos se habían regenerado muy bien.
Los experimentos descritos aquí son claramente muy invasivos y algunos cuestionan la ética de este tipo de investigación. En particular, los ratones no espinosos del estudio de Sousa no se recuperaron de las mismas lesiones de la médula espinal.
Cuando científicos de países como Portugal o EE. UU. hacen experimentos como este, deben pasar por la aprobación rigurosa de los comités de ética. Sousa enfatiza que todos los ratones recibieron alivio del dolor y que se consideró su bienestar general en cada paso.
Los científicos todavía están tratando de verificar los mecanismos celulares detrás de la regeneración en varias especies. Pero hemos obtenido algunas ideas cruciales
"A veces la gente piensa que los científicos solo usan animales porque quieren, no es cierto", explica. "En este caso particular, la complejidad de una médula espinal aún no puede ser reproducida por ningún cultivo celular u otro modelo".
Pero, siempre que sea posible, los investigadores que han experimentado con ratones espinosos vivos en estos estudios dicen que también esperan desarrollar cultivos celulares para usar en experimentos en lugar de tener que involucrar animales vivos.
Una justificación que los científicos suelen dar para llevar a cabo procedimientos como este es que dicho trabajo podría conducir a medicamentos que cambian la vida u otros tratamientos para millones de personas. Sin embargo, nunca está claro desde el principio si eso sucederá definitivamente, por lo que vale la pena considerar si existen precedentes que puedan indicar cómo los estudios de regeneración en animales podrían generar avances médicos.
La mayor parte del trabajo en esta área es, sin duda, muy joven. Los científicos todavía están tratando de verificar los mecanismos celulares detrás de la regeneración en varias especies. Pero hemos obtenido algunas ideas cruciales. Tome los retinoides, por ejemplo. Estas son sustancias como el retinol y el ácido retinoico que los animales, incluidos los humanos, fabrican con la ayuda de la vitamina A. Los retinoides parecen ayudar a ciertos animales a hacer cosas realmente fascinantes.
Tome la especie de pepino de mar, por ejemplo, que puede regenerar sus intestinos. Un estudio de 2019 mostró que el ácido retinoico estaba involucrado en este complejo proceso. También parece ayudar al pez cebra a recuperar sus aletas .
Los retinoides se han estudiado durante décadas y se utilizan en tratamientos médicos para diversas afecciones de la piel, incluida la psoriasis. Muchos científicos argumentan que todavía tenemos mucho que aprender sobre los retinoides , especialmente considerando su papel regenerativo en algunos animales.
Luego están las células de los islotes pancreáticos, que son atacadas por el sistema inmunitario de las personas con diabetes tipo 1, dejándolas incapaces de producir la cantidad adecuada de insulina. En la última década o dos, los médicos han tenido cierto éxito en el trasplante de células de los islotes de donantes fallecidos a personas con diabetes tipo 1. Pero la investigación en ratones (no espinosos) insinúa que los médicos podrían algún día estimular los procesos en el páncreas para alentarlo a regenerar estas células . Sin embargo, nunca está claro si un enfoque que resulta exitoso en ratones realmente funcionará según lo previsto en humanos.
Ciertas especies de ratones espinosos africanos mudan su piel como mecanismo de escape, pero también pueden curar otras lesiones en los órganos y la médula espinal (Crédito: Ashley Seifert)
Hay otras formas en que los animales con capacidades regenerativas se benefician de la investigación médica. Las larvas de pez cebra, que pueden regenerar sus médulas espinales como ratones espinosos, podrían usarse para ayudar a probar medicamentos diseñados para tratar lesiones de la médula espinal , según un artículo publicado en 2019. "Hay organismos por ahí que pueden regenerarse notablemente bien. Siempre me parece realmente alucinante que los animales puedan hacer esto", dice Johnny Kim, del Instituto Max Planck para la Investigación del Corazón y los Pulmones.
A pesar de esto, dice que no conoce ningún ejemplo de tratamientos médicos para afecciones cardíacas, el foco de su propia investigación, que aún se hayan derivado directamente del estudio de mecanismos regenerativos en animales.
"Mi opinión personal sobre esto es que, como científico natural, como científico básico, comprender los fundamentos de la naturaleza y la biología en otros organismos es muy importante", dice, y agrega que si esto conduce a avances significativos en la medicina es " una segunda pregunta".
Penny Hawkins, jefa del departamento de animales en ciencia de la Royal Society for the Prevention of Cruelty to Animals, señala la invasividad de ciertos experimentos con ratones espinosos, pero también la posibilidad de que, en última instancia, puedan transformar la medicina. Los organismos de financiación y las instituciones de investigación deben evaluar cuidadosamente el impacto real de dicha investigación para minimizar el daño a los animales, argumenta.
"A veces puedes encontrar investigaciones como esta que duran décadas", dice Hawkins. "Este es un problema ético: ¿en qué momento decide que esto realmente no nos llevará a ninguna parte?"
Matt Morgan, médico de cuidados intensivos del Hospital Universitario de Gales, argumenta que los científicos deben sopesar sus justificaciones para realizar experimentos invasivos en animales. En general, siempre que puedan usar alternativas, cultivos celulares o simulaciones, eso siempre es deseable, dice. Pero agrega que hay buenas razones para explorar procesos en la naturaleza con la esperanza de revolucionar la medicina.
La pregunta es por qué los ratones espinosos tienen diferentes propiedades de cicatrización y por qué crean nuevos vasos sanguíneos – Kerstin Bartscherer
"Tenemos que mirar hacia la innovación revolucionaria futura. Por Dios, Covid nos lo ha demostrado", dice, refiriéndose al éxito de las vacunas de ARNm , que se desarrollaron a raíz de décadas de investigación fundamental.
Kim, por su parte, elogia algunas de las investigaciones que se han realizado hasta ahora con ratones espinosos africanos. Respecto a un artículo publicado el año pasado , que reveló que los roedores pueden regenerar parte de su tejido cardíaco después de un infarto, dice: "La calidad del trabajo es sobresaliente".
El estudio en cuestión fue realizado por Kerstin Bartscherer del Instituto Hubrecht de Biología del Desarrollo e Investigación de Células Madre en Utrecht, Países Bajos, y colegas. Hicieron obstrucciones artificiales en las arterias de los ratones mediante un procedimiento quirúrgico. Nuevamente, todos los animales recibieron alivio del dolor y fueron monitoreados cuidadosamente. El bloqueo provocó ataques cardíacos y la formación de tejido cicatricial en ratones espinosos africanos y ratones del género mus. Pero aunque los ratones espinosos africanos mostraron una reducción en la actividad de bombeo en sus corazones, esto mejoró con el tiempo, mientras que los ratones del género mus se deterioraron.
Al inspeccionar los corazones de estos ratones espinosos africanos, los investigadores descubrieron que, si bien los órganos no se habían regenerado realmente, el tejido cicatricial de sus corazones contenía grandes vasos llenos de sangre, lo cual es inusual y no es algo que se esperaría en los corazones humanos después de tal episodio. Esto parecía ser una parte clave de la recuperación de los ratones. Los animales también parecían razonablemente sanos después, corriendo y dando volteretas hacia atrás en sus recintos como de costumbre, dice Bartscherer.
"La pregunta es por qué los ratones espinosos tienen diferentes propiedades de cicatrización y por qué crean nuevos vasos sanguíneos. No tenemos idea de por qué", agrega.
Los científicos que estudian ratones espinosos ahora están ansiosos por descubrir qué mecanismos en sus cuerpos les permiten reparar o regenerar todos estos diferentes tejidos con tanto éxito. El trabajo de investigadores como Chelsey Simmons de la Universidad de Florida, entre otros, sugiere que el sistema inmunitario de estos ratones funciona ligeramente diferente al nuestro, ya que pueden moderar o detener la erupción de la inflamación después de una lesión grave, lo que puede ayudar a permitir que los tejidos vuelvan a crecer.
Simmons señala que los ratones espinosos parecen sanar las heridas increíblemente rápido, lo que podría ser la razón por la que no forman mucho tejido cicatricial y, en cambio, regeneran partes de sus cuerpos. No está claro exactamente qué permite esto, aunque Simmons y Seifert sugieren que los macrófagos juegan un papel. Estas son células que engullen bacterias en el cuerpo y también ayudan a controlar la respuesta inmune a los tejidos dañados.
Puede que no parezcan gran cosa, pero los pepinos de mar tienen que regenerar sus intestinos (Crédito: Mahmut Serdar Alakus/Getty Image)
A diferencia de los humanos y muchos otros animales, cuando los ratones espinosos africanos sufren una lesión, parecen desplegar solo ciertos tipos de macrófagos que ayudan a que la herida cicatrice sin causar una inflamación excesiva y la formación de tejido cicatricial.
"Los macrófagos son el principal orquestador del aumento y luego de la reducción de la inflamación", explica Seifert. "Son como este conductor durante un período de inflamación".
Sin embargo, muchas otras cosas podrían estar pasando aquí también. Sousa y sus colegas encontraron que una enzima particular parecía estar involucrada en la regeneración de la médula espinal en ratones espinosos africanos, por ejemplo. Pero todavía no saben qué célula o células lo expresan.
Reunir estos rompecabezas complejos es el próximo paso esencial en el camino hacia el desarrollo de tratamientos para humanos inspirados en ratones espinosos africanos. Pero, ya sea que finalmente tenga éxito o no, la investigación llevará tiempo.
La exageración de los medios sobre la investigación en etapa inicial en animales a menudo ha provocado la ira de los científicos. Incluso hay una cuenta de Twitter llamada @justsaysinmice , creada por un ex investigador de la Universidad Northeastern, que se dedica a señalar que los artículos de prensa a menudo no aclaran que hasta ahora solo se ha demostrado que los tratamientos potenciales funcionan en ratones, no en personas. .
"Es difícil saber si el público está preparado para comprender lo lento que puede ser a veces el progreso de la ciencia", reconoce Seifert.
Una revisión de 2018 encontró que los estudios sobre la regeneración en especies no humanas habían logrado "mucho progreso", pero que las terapias médicas basadas en este trabajo aún están lejos.
Sin embargo, aunque el camino hacia medicamentos revolucionarios o terapias inspiradas en estudios de ratones espinosos africanos puede ser largo e incierto, la posibilidad de encontrar tratamientos que cambien la vida es demasiado importante como para ignorarla, argumenta Simmons. Ella explica que a su propia hermana le diagnosticaron una enfermedad crónica cuando era más joven y que Simmons misma se sometió a múltiples exámenes para ver si ella también la tenía, ya que la enfermedad en cuestión es hereditaria.
"Eso realmente influyó en mi opinión sobre la biomedicina, cuando tenía ocho años", dice.
En última instancia, la esperanza de salvar o mejorar drásticamente millones de vidas siempre será poderosa.
Y, mientras recorríamos el camino que eventualmente nos puede llevar allí, hemos descubierto cosas realmente sorprendentes sobre la biología del ratón espinoso.
"Algo está sucediendo a nivel celular que dota a cada uno de estos diferentes órganos o tejidos de algunas respuestas notables", reflexiona Seifert. "Es fascinante."
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