En 1927, cuando el maestro Clemente Estable fundaba el Laboratorio de Ciencias Biológicas, actual Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable (IIBCE), los estudios histológicos permitían distinguir las células según su forma así como evidenciar algunas de sus estructuras internas. Era posible, además, demostrar la presencia de moléculas como glucógeno o hierro, mientras otras permanecían en el anonimato. Hoy, seleccionar tres o cuatro moléculas de interés y etiquetar cada una de ellas con una marca fluorescente de determinado color es una práctica de rutina que permite estudiar su presencia, cantidad y distribución en diferentes sistemas biológicos y condiciones. En esta nota veremos dos ejemplos de cómo se puede utilizar este etiquetado molecular: uno con valor diagnóstico e histórico, y otro tomado de las investigaciones que realizamos actualmente.

Algunos pacientes con cáncer presentan una alteración molecular que consiste en la fusión de dos genes (digamos gen B + gen A = gen BA). Esta alteración puede evidenciarse etiquetando el gen A en un color y el gen B en otro color como se observa en la figura. Si las marcas de A y B están muy próximas, es probable que se trate del gen fusionado BA y este es un paso del diagnóstico. La consecuencia de la fusión es la síntesis de una proteína quimérica BA, que tiene la actividad de A descontrolada, siempre encendida, conduciendo a la proliferación celular descontrolada y al cáncer. Por ese motivo, los pacientes con leucemias, tumores renales o gastrointestinales que portan el gen de fusión BA se tratan utilizando una droga que específicamente inhibe dicha actividad descontrolada. Esta droga, denominada imatinib, constituye un ejemplo paradigmático del proceso de diseño racional de fármacos, ya que conocer exactamente una alteración de importancia a nivel molecular posibilitó desarrollar esta terapia específica.

En retrospectiva pueden señalarse ciertos hitos que posibilitaron el desarrollo de este tipo de terapia de última generación. En 1960, por ejemplo, se encontró la primera pista de asociación de una alteración cromosómica con ciertas leucemias: la presencia de un cromosoma característico denominado Filadelfia (por la ciudad en la cual fue descrito por primera vez) en los pacientes; en 1971 el destacado investigador del IIBCE, doctor Máximo Drets, publicó la técnica de bandeo G cromosómico que facilitó la identificación de los cromosomas humanos y el mapeo de sus alteraciones; entre 1975 y 1977 surgieron los primeros métodos de secuenciación de ADN. Juntando estos hallazgos, fue posible determinar que el cromosoma Filadelfia de los pacientes resulta de una translocación entre el cromosoma 9, que contiene el gen A de nuestro ejemplo, y el cromosoma 22, que contiene el gen B, para dar el gen de fusión BA. Sin embargo, el alcance, la relevancia y las implicancias de cada descubrimiento o avance técnico no fueron tan obvios en su momento. En prospectiva, en 1960, 1971 o 1977 no era posible imaginar siquiera que el desenlace fuese una terapia tan elegante.

La ciencia es una continua búsqueda. Quien busca no tiene la certeza de si va a encontrar, o de qué va a encontrar. Hacer ciencia es lidiar día a día con la emoción de la incertidumbre. La ciencia, como la vida misma, ofrece desenlaces impredecibles. Todos los días, los científicos de todo el mundo exploramos nuevas asociaciones y las ponemos a prueba con la secreta esperanza de que alguna de nuestras historias tenga un día un final como el que acabo de narrar.

Actualmente, investigadores del Departamento de Genética y del Departamento de Proteínas y Ácidos Nucleicos del IIBCE, junto con investigadores del Instituto de Investigaciones en Ingeniería Genética y Biología Molecular Dr. Héctor N Torres de Buenos Aires, Argentina, e investigadores de University of North Dakota, EEUU, estamos estudiando los roles de un polímero (molécula formada por muchas subunidades similares entre sí) denominado poli-ADP-ribosa o PAR.

La bibliografía del estudio de PAR nos cuenta, primero, que esta biomolécula es producida como respuesta al estrés o al daño genético. Luego, que cumple varias funciones importantes en el núcleo celular y participa en etapas clave de la reproducción celular. Posteriormente, que cambios en los niveles de PAR se asocian con situaciones patológicas. Por ejemplo, existe un aumento de PAR en tumores epiteliales o en contextos de neurodegeneración como las enfermedades de Parkinson o Alzheimer.

Recientemente, etiquetando PAR con marcas fluorescentes y visualizando con microscopía confocal, hemos probado que existe PAR en los epitelios a nivel de las uniones de cada célula con sus vecinas, donde se ancla el citoesqueleto celular. Las uniones intercelulares son extremadamente importantes para mantener la estructura y las funciones del tejido epitelial. Además, dichas uniones suelen desarmarse durante el proceso por el cual una célula de origen epitelial adquiere características mesenquimáticas, migra y genera una metástasis (cáncer). El hecho de que PAR se encuentre en ese sitio tiene probables implicancias funcionales y patológicas que no se habían visualizado.

Con el mismo método, demostramos que existe PAR en nervios ciáticos de modelos animales normales y que su cantidad aumenta en presencia de una mutación asociada a la patología neurodegenerativa Charcot Marie Tooth, como también se observa en la figura. Existen a nivel mundial algunos ensayos clínicos con inhibidores enzimáticos que disminuyen la cantidad de PAR en situaciones patológicas en las que se encuentra aumentada. Se ha encontrado que estos inhibidores producen efectos beneficiosos. Nuestros hallazgos podrían modificar la interpretación actual sobre estos efectos; tal vez los efectos tengan que ver con la disminución de PAR a nivel nuclear, pero también con cambios a nivel del citoplasma celular. Continuamos trabajando.

Laura Lafon Hughes | Es técnica en el Departamento de Genética del IIBCE, donde trabaja desde 1999, en particular en el área de Biomedicina, realizando investigación básica en modelos celulares o animales que recrean aspectos de patologías humanas, con el fin de comprender los mecanismos biológicos, bioquímicos y moleculares involucrados o de realizar pruebas de concepto de posibles compuestos líderes para el desarrollo de fármacos. Se ha focalizado en modelos de neurodegeneración o cáncer, pero ahora está participando en un proyecto bilateral Conicet- ANII que involucra los mecanismos de invasión de T Cruzi, agente de la enfermedad de Chagas. Es licenciada en Ciencias Biológicas de la Universidad de la República, magíster en Ciencias Biológicas, opción Neurociencias, y doctora en Ciencias Biológicas en Pedeciba‐Udelar. Pertenece al Sistema Nacional de Investigadores y es docente Pedeciba grado 3 desde 2016.