Descifrando el enigma del envejecimiento: la clave de la adaptación celular

Dra. Matus regresa a Chile tras realizar una colaboración científica en innovadora compañía estadounidense.

¿Cómo una célula puede adaptarse y qué implicancias tiene para el organismo? Es una de las interrogantes del trabajo desarrollado por la doctora Soledad Matus, quien lidera el laboratorio de “Biología de la Neurodegeneración” de la Fundación Ciencia & Vida (FCV) de la Universidad San Sebastián. En el laboratorio, se dedican a estudiar una vía de comunicación o señalización de las células, que les entrega la capacidad de adaptación cuando las condiciones del ambiente cambian. La adaptación es una propiedad que le permite a un organismo algo esencial: vivir. 

Según lo explica la investigadora, cualquier célula u organismo está constantemente sometido a distintos cambios o estímulos que perturban su equilibrio “normal”. Dichos cambios pueden ser fisiológicos, ocasionados por actos tan cotidianos como levantarse o el desgaste energético causado al transcurrir el día. Así como también, existen aquellos cambios relacionados a condiciones patológicas como es el caso de las infecciones o resfriados, contexto donde un organismo también requiere adaptarse y combatir al virus que lo infecta. 

“Esos cambios tienen que ser sensados o mirados por alguien en la célula para decirle a aquella célula del organismo: ‘oye, antes estábamos en esta condición, ahora estamos en esta otra condición’, es decir, tiene que haber un sistema que va captando los cambios”, explicó Soledad Matus. “Y la vía de comunicación en la que nosotros trabajamos hace precisamente eso, va detectando los cambios que ocurren en el ambiente y hace que la célula se adapte. Y a mí siempre me parece interesante porque es lo que hace que un organismo pueda vivir, porque nadie vive en un ambiente estable todo el tiempo. La capacidad de poder adaptarse a los cambios se basa en poder -primero- detectarlos”, agregó la investigadora.

En este panorama, la Dra. Matus y su equipo centran su estudio en el proceso de adaptación de las neuronas del sistema nervioso central, enfocado en tres distintos contextos: el envejecimiento, las neuronas y sus sinapsis y, la Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA). Cabe señalar que esta vía de comunicación es realizada por proteínas, que funcionan como “radares” que detectan diferentes cambios en el organismo. Por ejemplo, si hay una disminución de ciertos nutrientes, como las proteínas la proteína GCN2 es la que responde o si se produce una infección viral, otra proteína es la que detecta a los virus, la PKR. 

Imagen referencial fuente: Imagen de vecstock en Freepik Comunicación neuronal multicolor de sinapsis brillante en diseño abstracto generado por IA.

Envejecimiento

En el campo de la Biología Neurodegenerativa existe la hipótesis que algunos de los cambios que ocurren en el envejecimiento se producen por la pérdida de capacidad de adaptación que sufre un organismo. En ese contexto, la Dra. Matus y su equipo estudian esta “vía de señalización” -como le prefiere llamar- pero que conceptualmente se denomina “vía de respuesta integrada al estrés”. “Nosotros hemos estado investigando si posible potenciar la capacidad adaptativa a un organismo, que se ve disminuida, con el fin de hacerlo más fuerte ante el envejecimiento. Es un trabajo que queremos publicar pronto y que se enfoca en el uso de estrategias nutricionales”, comentó la investigadora. 

Uno de sus estudios les permitió observar positivos resultados. Este consistió en entregarles a animales envejecidos una dieta baja en proteínas, con el fin de simular una baja de nutrientes. “Una característica del envejecimiento, es que hay una pérdida en el control del metabolismo general de la glucosa. Vimos que los animales alimentados con dietas bajas en proteínas muestran, por ejemplo, una mejora metabólica, y mantienen mucho mejor sus niveles de glucosa, Y también evaluamos el desempeño cognitivo de estos animales y estos ratones muestran una mejora de su memoria, o sea, tener un desempeño cognitivo mejor”, puntualizó Matus. 

Memoria y ELA 

Aunque la proteína PKR detecta infecciones virales, existen antecedentes que demuestran que también participa en la memoria, en la manera en que aprendemos y recordamos. Por lo anterior, y comprendiendo que la base del aprendizaje y de la memoria ocurre en la sinapsis, la Dra. Matus y su equipo sostienen un estudio centrado en este escenario. “Lo que nosotros en este proyecto estamos haciendo -la primera parte- es saber si esta proteína PKR está en la sinapsis y si controla su funcionamiento, composición y estructura.  

“Nosotros ya tenemos los resultados del trabajo donde demostramos que la proteína PKR está ahí (en la sinapsis), y que es necesaria para que otras proteínas que son esenciales de la sinapsis, se localicen en la sinapsis. Es bien interesante, porque es un sensor viral y probablemente el rol que tiene ahí no es detectar virus, probablemente tiene otra función. Y entonces, posiblemente esa función está asociada con regular la estructura de la sinapsis, que es el lugar donde se produce el aprendizaje. Los otros antecedentes que tenemos es que esta proteína participa en la enfermedad de Alzhéimer (EA)”, explicó la investigadora de FCV. 

Al respecto, el equipo sostiene que la proteína observada (PKR) que participa en el aprendizaje, eventualmente también participa en la pérdida de memoria que se produce en la sinapsis. Por otra parte, a través del estudio realizado en modelos celulares de Alzhéimer, el equipo de la Dra. Matus ha observado los efectos producidos al alterar esta proteína. “Lo que sabemos es que cuando uno bloquea, inactiva o inhibe esta proteína (PKR), que es una sensora de proteínas virales o de virus en el cerebro, protege a la sinapsis de la neurona de los efectos tóxicos de proteínas que son marcadoras de la EA. Es decir, el bloqueo de la PKR, mantiene la sinapsis íntegra”, detalló Soledad Matus.

Paralelamente, el equipo se ha interesado recientemente en estudiar la enfermedad de Esclerosis Lateral Amiotrófica (ELA) y utilizando la misma lógica de los estudios anteriores y considerando que su estudio se centra en una vía de señalización que promueve la adaptación, la pregunta inicial que se plantean es ¿qué pasa si tratamos de activar esta vía de señalización en el contexto de la Esclerosis Lateral Amiotrófica, para mejorar el daño motor que se observa en los animales.

Colaboración en Altos Labs 

Soledad Matus, quien se desempeña como Subdirectora del Centro Basal Ciencia & Vida (FCV) y profesora asociada en la Facultad de Medicina y Ciencia de la Universidad San Sebastián en el programa de Doctorado en Biología Celular y Biomedicina, está de regreso en el país tras participar como investigadora visitante en destacada empresa biotecnológica. 

Se trata de Altos Labs, empresa científica lanzada el 2022 con la misión de restaurar la salud celular y la resiliencia a través de la programación de rejuvenecimiento celular para revertir la enfermedad, las lesiones y las discapacidades que pueden ocurrir a lo largo de la vida. 

Imagen referencial fuente: Imagen de Freepik Placas de petri en laboratorio con gotero

La compañía con sede en los EE.UU., en el Área de la Bahía de San Francisco y San Diego, y en Cambridge (Reino Unido), cuenta con la participación de inversores multimillonarios, como el creador de Amazon y uno de los hombres más ricos del planeta, Jeff Bezos y; el multimillonario y físico de origen ruso, Yuri Milner. Desde su lanzamiento, Altos Labs ha creado una comunidad de destacados científicos y líderes del mundo académico y la industria, incluyendo en su junta directiva y grupo de asesores a líderes de la ciencia y Premios Nobel. 

Respecto a su vínculo con la compañía la investigadora explica que surge a través de una colaboración científica forjada durante años con el destacado investigador uruguayo, Mauro Costa-Mattioli, quien actualmente es investigador principal en el Instituto de Ciencias de Área de la Bahía de Altos Labs. Esta colaboración comienza a partir de una de las versiones de Science & Frendship, programa organizado por la FCV, que desde el 2005 tiene como objetivo construir una asociación sostenible y multifacética que sirva de modelo para la interacción científica y en la construcción de relaciones duraderas entre los científicos. 

Dra. Soledad Matus

“Con Mauro Costa-Mattioli coincidimos en nuestro tema de investigación porque los dos trabajamos en respuestas de estrés. Y en esa oportunidad conversamos, discutimos los resultados y de alguna manera establecimos un lazo, una colaboración”, señaló Soledad Matus. 

Matus se integra en la firma científica como investigadora visitante en el Laboratorio de la sede de San Francisco, California. “En particular con la idea de poder desarrollar un proyecto que estaba enfocado en poder entender cómo funcionan algunas respuestas de estrés que han sido relacionadas con la resiliencia. Desarrolle un modelo celular para estudiar cómo los sensores de estrés pueden responder de manera específica a los variados estímulos que los activan”, explicó la científica. 

La Dra. Matus evalúa positivamente su paso por Altos Labs “se desarrolla mucha colaboración y hay mucha apertura a poder hacer investigación que se aborda con distintas estrategias o modelos. Por ejemplo, en un modelo de una patología poder mirar desde distintos ángulos y con muchas técnicas de manera de entender de manera cómo se ve alterado el funcionamiento de una célula o de un organismo”.  

“Fue también bastante reconfortante ver que a veces puede haber quizás diferencias en los recursos disponibles para hacer investigación. Aquí en Chile, por supuesto, tenemos menos recursos que en países desarrollados, pero las preguntas, las reflexiones o cómo uno quiere abordar ciertas preguntas son las mismas que en un país desarrollado”, agregó.

Camila Morales, Nicolás Martínez, Pamela Farfán, Marcela Escandón, Dra. Soledad Matus, Juan Francisco Roa, Sofia Parham y Ariel Tapia, equipo del Laboratorio de Biología de la Neurodegeneración de Fundación Ciencia & Vida.

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