Desvelan el metabolismo de un astro

Desvelan el metabolismo de un astro

Por: Amira Abultaif Kadamani // Fotografía: Miguel Ángel Sanchez

No está ubicado en el cosmos espacial, sino en el cerebral. Se trata del astrocito, un tipo de célula que es fundamental para el metabolismo del sistema nervioso central y para las famosas neuronas, así como para el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas.

La naturaleza es tan perfecta que el universo de lo macro contiene muchas más similitudes de lo que suponemos con el universo de lo micro. El cerebro y su bóveda son un ejemplo estelar de esa conjunción y de los misterios que entraña, tanto internamente como en su relación con lo externo. Hablando de materia gris y blanca, todos los reflectores han estado puestos sobre la neurona, la célula esencial del sistema nervioso, la unidad básica encargada de recibir, procesar y enviar información mediante señales eléctricas y químicas.

Pero hay otras células que son cruciales para el funcionamiento cerebral: son las gliales —a cuya familia pertenecen los astrocitos—, que se derivan de la misma célula madre de la que proceden las neuronas, por lo que se podrían considerar células ‘hermanas’. Además de compartir categoría familiar, también son semejantes en cantidad: la proporción total de neuronas (cuantificadas en cerca de 85 000 millones) y de células gliales es de casi 1 a 1. Los astrocitos son, nada menos, que los principales encargados de controlar el metabolismo y la homeostasis (la capacidad de autorregulación y mantenimiento de las condiciones internas, frente a los cambios externos) en el sistema nervioso central. Aunque su existencia se advirtió desde hace más de un siglo (en 1893 el húngaro Mihály von Lenhossék las bautizó así por su forma de estrella), solo a partir de la década de 1990 las células de la glía en general empezaron a brillar con luz propia en la investigación científica. Hasta entonces, se creía que su función era de mero soporte para las neuronas porque no conducen impulsos eléctricos, pero con el tiempo se ha descubierto su importancia.

Los astrocitos están encargados de regular los mecanismos antioxidantes que le permiten a la neurona defenderse de sustancias derivadas del oxígeno que la ponen en peligro; también promueven la nutrición neuronal y el control de neurotransmisores para que no actúen en exceso, entre otras funciones. De ahí su vínculo estrecho con el desarrollo de enfermedades neurodegenerativas o con las capacidades neuroprotectoras. Dilucidar esa relación fue lo que atrajo a la bióloga Janneth González y al neurocientífico George Barreto, quienes des- de 2007 unieron esfuerzos —ella con un largo recorrido en bioinformática y él con un amplio bagaje en neurociencia experimental— para estudiar a profundidad este tipo de célula. El resultado: “un modelo computacional a escala genómica del astrocito donde se describen sus características genéticas y reacciones metabólicas ante distintas condiciones y estímulos externos, desde la interacción con una proteína o un lípido hasta la privación de oxígeno”, explica González, directora del Laboratorio de Bioquímica Experimental y Computacional de la Pontificia Universidad Javeriana, donde nació esta idea, auspiciada por el Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación, y a la que se han unido científicos de las universidades Nacional de Colombia y de los Andes, así como de otras en Estados Unidos, España, Chile y México.

Según ella, este trabajo condensa y decanta toda la literatura existente sobre el astrocito y crea un modelo funcional de esta célula que les permite a los investigadores ‘jugar’ con distintas variables para entender mejor qué pasa en ella a nivel de sus genes (genómico), sus proteínas (proteómico), sus lípidos (lipidómico), sus metabolitos (metabolómico) y sus moléculas de ácido ribonucleico (ARN) (transcriptómico). Todos estos datos (ver glosario) fueron recolectados a partir de la experimentación en laboratorio con astrocitos humanos, realizada tanto en la Javeriana como en universidades internacionales, y del análisis teórico derivado de otros modelos digitales existentes. Solo en esta alma máter hay 45 investigaciones —la mayoría, tesis de maestría o doctorado— que soportan dicha iniciativa.

El proyecto está en constante crecimiento, a medida que la comunidad científica reporta más información, y hasta la fecha hay 10 666 datos (5007 de metabolitos y 5659 de reacciones), en una plataforma web de dominio javeriano y código abierto, construida conjuntamente con investigadores de la Universidad Nacional. Se llama Astrocyte Neuron Simulation Environment Platform (Ansep) y desde agosto de 2019 es de libre acceso para cualquier científico en el mundo que quiera hacer simulaciones o aportar sus hallazgos para nutrir o afinar la herramienta, que, conforme señala González, tiene un valor agregado: su forma de visualización, pues comúnmente se necesita tener licencias de uso de modelos diferentes e integrarlos, entender el sistema de cada uno y su lenguaje de codificación, e incluso saber de programación. “Quisimos disminuir esa curva de aprendizaje para el usuario y creamos una plataforma con una usabilidad y una visualización muy amigables, donde un investigador puede ver todas las reacciones en distintas vías y entender qué es lo que ocurre en el sistema”. Es como una detallada cartografía celular que se aproximaría hasta en un 80 % a lo que ocurriría in vivo, según estima el equipo investigador, el cual advierte, no obstante, que la información proyectiva siempre debe ser validada experimentalmente.

“Iniciativas como Ansep son muy valiosas para la neurociencia y deben ser apoyadas, pues todavía existen muchos vacíos acerca de la función de los astrocitos”, asegura el neurólogo Rodrigo González, especializado en el estudio de estas células. “La comprensión de sus funciones puede llevar al desarrollo de nuevos biomarcadores, terapias y medicamentos que amplíen la capacidad de respuesta ante patologías muy complejas, para las cuales no existen opciones curativas, como el alzhéimer o la esclerosis lateral amiotrófica, entre otras”, añade este investigador de la Universidad del Rosario.

Y justamente en esa vía empieza a caminar el grupo de científicos de la Javeriana, en alianza con los investigadores Andrés Pinzón y Johana Forero, del Laboratorio de Bioinformática y Biología de Sistemas del Instituto de Genética de la Universidad Nacional, para analizar la microbiota intestinal de 50 pacientes con párkinson, en aras de estudiar la relación microbiota-cerebro-párkinson. Se trata de la ciencia básica detrás de un objetivo aún más ambicioso: pasar al terreno de su aplicación en la salud.

Aunque para el neurocientífico rosarista el trabajo desarrollado por sus colegas javerianos es muy completo, aún hay un vasto campo de aplicación para los astrocitos, empezando por entender sus subtipos y el comportamiento de cada uno ante distintas enfermedades o procesos inflamatorios. Es una labor titánica que no se puede hacer en solitario. Pero en el cosmos celular, como quedó comprobado en el sideral, un pequeño paso del hombre puede significar un gran salto para la humanidad.

 

Glosario

  • Genómica: estudio del funcionamiento, contenido, evolución y origen de los genomas (secuencia de los pares de bases que constituyen el ácido desoxirribonucleico, ADN).
  • Lipidómica: estudio y caracterización del conjunto de los lípidos celulares, las moléculas con las que interactúa y sus funciones en el organismo.
  • Metabolómica: estudio de los procesos químicos que involucran metabolitos (sustancias más pequeñas que los genes y las proteínas, y que son el producto del metabolismo).
  • Proteómica: estudio del proteoma (todo el conjunto de las proteínas producidas por un organismo).
  • Transcriptómica: estudio del transcriptoma (todo el conjunto de las moléculas de ARN que están incluidas en las células y que son las encargadas de transcribir o copiar todo el material genético).

 


 

Para leer más
Sitio web de Ansep: https://ansep.javeriana.edu.co/login

TÍTULO DE LA INVESTIGACIÓN:
Genome-Scale Reconstruction of the Human Astrocyte Metabolic Network

INVESTIGADORES PRINCIPALES:
Janneth González y George Barreto

COINVESTIGADORES:
Cynthia A. Martín-Jiménez y Diego Salazar-Barreto
Facultad de Ciencias
Departamento de Nutrición y Bioquímica
Laboratorio de Bioquímica Experimental y Computacional

PERIODO DE LA INVESTIGACIÓN:
2007-actualmente

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