Un estudio innovador realizado por investigadores de la Universidad Northwestern ha descubierto un mecanismo previamente desconocido que controla el envejecimiento.
Utilizando inteligencia artificial, el equipo analizó datos de una amplia gama de tejidos de humanos, ratones, ratas y killis. Descubrieron que la longitud de los genes juega un papel importante en los cambios moleculares que ocurren durante el envejecimiento.
Todas las células deben equilibrar la actividad de los genes largos y cortos. Los investigadores encontraron que los genes más largos están relacionados con una vida más larga, y los genes más cortos están relacionados con una vida más corta. También encontraron que los genes del envejecimiento cambian su actividad según la longitud. Más específicamente, el envejecimiento se acompaña de un cambio en la actividad hacia genes cortos. Esto hace que la actividad de los genes en las células se desequilibre.
Sorprendentemente, este hallazgo fue casi universal. Los investigadores descubrieron este patrón en varios animales, incluidos los humanos, y en muchos tejidos (sangre, músculos, huesos y órganos, incluidos el hígado, el corazón, los intestinos, el cerebro y los pulmones) analizados en el estudio.
El nuevo hallazgo podría conducir potencialmente a intervenciones diseñadas para desacelerar el ritmo del envejecimiento, o incluso revertirlo. El estudio fue publicado recientemente en la revista Nature Aging .
“Los cambios en la actividad de los genes son muy, muy pequeños, y estos pequeños cambios involucran a miles de genes”, dijo Thomas Stoeger de Northwestern, quien dirigió el estudio. “Encontramos que este cambio fue consistente en diferentes tejidos y en diferentes animales. Lo encontramos en casi todas partes. Me parece muy elegante que un solo principio relativamente conciso parezca dar cuenta de casi todos los cambios en la actividad de los genes que ocurren en los animales a medida que envejecen”.
“El desequilibrio de los genes causa el envejecimiento porque las células y los organismos trabajan para mantenerse equilibrados, lo que los médicos denominan homeostasis”, dijo Luís AN Amaral de Northwestern, autor principal del estudio. “Imagínate un mesero cargando una gran bandeja. Esa bandeja necesita tener todo balanceado. Si la bandeja no está equilibrada, entonces el camarero debe esforzarse más para combatir el desequilibrio. Si el equilibrio en la actividad de los genes cortos y largos cambia en un organismo, sucede lo mismo. Es como si el envejecimiento fuera este sutil desequilibrio, lejos del equilibrio. Los pequeños cambios en los genes no parecen ser un gran problema, pero estos cambios sutiles lo están agobiando y requieren más esfuerzo”.
Cambios a nivel de sistemas
En todos los animales, los investigadores notaron cambios sutiles en miles de genes diferentes en las muestras. Esto significa que no solo un pequeño subconjunto de genes contribuye al envejecimiento. El envejecimiento, en cambio, se caracteriza por cambios a nivel de sistemas.
Este punto de vista difiere de los enfoques biológicos predominantes que estudian los efectos de genes individuales. Desde el inicio de la genética moderna a principios del siglo XX, muchos investigadores esperaban poder atribuir muchos fenómenos biológicos complejos a genes individuales. Y aunque algunas enfermedades, como la hemofilia, son el resultado de mutaciones de un solo gen, el enfoque limitado para estudiar genes únicos aún no ha dado lugar a explicaciones de la miríada de cambios que se producen en las enfermedades neurodegenerativas y el envejecimiento.
“Nos hemos centrado principalmente en una pequeña cantidad de genes, pensando que unos pocos genes explicarían la enfermedad”, dijo Amaral. “Entonces, tal vez no estábamos enfocados en lo correcto antes. Ahora que tenemos este nuevo entendimiento, es como tener un nuevo instrumento. Es como Galileo con un telescopio, mirando el espacio. Mirar la actividad de los genes a través de esta nueva lente nos permitirá ver los fenómenos biológicos de manera diferente”.
Perspectivas extensas
Después de compilar los grandes conjuntos de datos, muchos de los cuales fueron utilizados en otros estudios por investigadores de la Facultad de Medicina Feinberg de la Universidad Northwestern y en estudios fuera de Northwestern, Stoeger tuvo una idea para examinar los genes, en función de su longitud.
La longitud de un gen se basa en el número de nucleótidos que contiene. Cada cadena de nucleótidos se traduce en un aminoácido , que luego forma una proteína. Por lo tanto, un gen muy largo produce una proteína grande. Y un gen corto produce una pequeña proteína. Según Stoeger y Amaral, una célula necesita tener un número equilibrado de proteínas pequeñas y grandes para lograr la homeostasis. Los problemas ocurren cuando ese equilibrio se sale de control.
Aunque los investigadores encontraron que los genes largos están asociados con una mayor esperanza de vida, los genes cortos también juegan un papel importante en el cuerpo. Por ejemplo, se recurre a genes cortos para ayudar a combatir los patógenos.
“Algunos genes cortos podrían tener una ventaja a corto plazo en la supervivencia a expensas de la esperanza de vida final”, dijo Stoeger. «Por lo tanto, fuera de un laboratorio de investigación, estos genes cortos podrían ayudar a sobrevivir en condiciones difíciles a expensas de acortar la vida útil final del animal».
Vínculos sospechosos con COVID-19 prolongado
Este hallazgo también puede ayudar a explicar por qué los cuerpos tardan más en curarse de las enfermedades a medida que envejecen. Incluso con una lesión simple como un corte con papel, la piel de una persona mayor tarda más tiempo en recuperarse. Debido al desequilibrio, las células tienen menos reservas para contrarrestar la lesión.
“En lugar de solo lidiar con el corte, el cuerpo también tiene que lidiar con este desequilibrio de actividad”, planteó la hipótesis de Amaral. «Podría explicar por qué, con el tiempo y el envejecimiento, no manejamos los desafíos ambientales tan bien como cuando éramos más jóvenes».
Y debido a que miles de genes cambian a nivel del sistema, no importa dónde comience la enfermedad. Esto podría explicar potencialmente enfermedades como la prolongada COVID-19 . Aunque un paciente puede recuperarse del virus inicial, el cuerpo experimenta daños en otras partes.
“Conocemos casos en los que las infecciones, predominantemente infecciones virales, conducen a otros problemas más adelante en la vida”, dijo Amaral. “Algunas infecciones virales pueden provocar cáncer. El daño se aleja del sitio infectado y afecta otras áreas de nuestro cuerpo, que entonces es menos capaz de combatir los desafíos ambientales”.
Esperanza de intervenciones médicas.
Los investigadores creen que sus hallazgos podrían abrir nuevos caminos para el desarrollo de terapias, diseñadas para revertir o retrasar el envejecimiento. Las terapias actuales para tratar enfermedades, argumentan los investigadores, simplemente se enfocan en los síntomas del envejecimiento en lugar del envejecimiento en sí. Amaral y Stoeger lo comparan con el uso de Tylenol para reducir la fiebre en lugar de tratar la enfermedad que causó la fiebre.
“La fiebre puede ocurrir por muchas, muchas razones”, dijo Amaral. “Podría ser causado por una infección, que requiere antibióticos para curar, o por apendicitis, que requiere cirugía. Aquí, es lo mismo. El problema es el desequilibrio de la actividad de los genes. Si puede ayudar a corregir el desequilibrio, entonces puede abordar las consecuencias posteriores”.
REF: Unlocking the Secrets of Aging
