Ciencia México , México, Miércoles, 24 de enero de 2018 a las 18:01

Secuencian el genoma del ajolote, el más grande hasta ahora y de gran interés por su capacidad de regeneración

El anfibio mexicano, en peligro crítico de extinción, regenera su cuerpo de forma extraordinaria y estudiarlo a fondo puede tener aplicaciones médicas en el ser humano

José Pichel Andrés/DICYT Un grupo internacional de investigadores publica hoy en la revista Nature la secuenciación del genoma del ajolote (Ambystoma mexicanum), el más grande hasta la fecha. Los resultados son especialmente interesantes porque este anfibio mexicano, que se encuentra en peligro crítico de extinción, tiene una capacidad extraordinaria para regenerar sus tejidos y si los científicos desentrañan sus secretos, abrirían grandes posibilidades en biomedicina.


El mayor genoma secuenciado en la historia cuenta con más de 32.000 millones de bases (las letras A, C, G, y T), 10 veces más que el del ser humano. Se ha calculado que hay algunas salamandras con un genoma aún mayor, pero no son modelos de estudio. Ahora el mayor genoma era el de una especie de pino, con algo más de 24.000 millones de bases. Por lo tanto, el reto era extraordinario para los investigadores, entre los que se encuentran expertos como Eugene Wimberly Myers, que participó en la secuenciación del genoma humano.


“El ajolote tiene una historia muy larga de investigación como modelo de estudio, hay datos científicos desde el siglo XVII, tiene una gran importancia científica y también cultural en México, así como para la biodiversidad, pero sobre todo como modelo de estudio de regeneración”, explica en declaraciones a DiCYT Alfredo Cruz, investigador del Laboratorio Nacional de Genómica para la Biodiversidad (Langebio) del centro Cinvestav de México, uno de los firmantes del artículo.


Desde el punto de vista de la regeneración, “el ajolote es más complejo que el ser humano”. Al comparar su genoma tanto con el ser humano como con especies de anfibios más cercanas, “tiene muchas más regiones repetidas, que teóricamente no son genes que codifican para proteínas, pero eso no quiere decir que no se estén expresando”.


De hecho, el 59% del genoma está compuesto por estas regiones, denominadas LTR (long terminal repeat). Desde el punto de vista evolutivo, su origen está en retrovirus que se insertaron en el genoma. Los científicos aún no saben si tienen un papel en la capacidad regenerativa del organismo, pero es una de las principales diferencias que distinguen al ajolote de otros organismos. A los investigadores, liderados por Elly Tanaka, del Research Institute of Molecular Pathology de Viena (Austria), también les llama la atención la ausencia de Pax3, un gen que es esencial para el desarrollo en muchos animales.

 

Un gusano que también es extraordinario


La capacidad de regeneración no parece tener relación con tener un genoma gigantesco, puesto que Nature también publica hoy la secuenciación del genoma del gusano Schmidtea mediterranea, que es capaz de regenerar su cuerpo entero incluso cuando es dividido en cientos de piezas y su genoma solo tiene 800 millones de bases.


“La gran mayoría de los organismos, plantas y animales, tienen capacidad de regeneración en algún momento de su ciclo de vida”, comenta Alfredo Cruz. Por ejemplo, “los humanos no podemos regenerar una extremidad, pero somos capaces de regenerar células y tejidos, como el pelo, las células de la sangre y la epidermis”. Esta cualidad, al igual que en otros animales, se va perdiendo a medida que avanza la edad, pero en ciertas fases de gestación "casi cualquier especie animal sería capaz de regenerar, por ejemplo, una extremidad amputada”.


La gran diferencia es que los ajolotes mantienen la capacidad de regenerarse siendo adultos y lo hacen de una manera tan controlada que no deriva en cáncer. Las células son capaces de organizarse de manera muy ordenada hasta que al cabo del tiempo vuelven a generar una estructura similar a la que se perdió.

 

Reconstruye sus patas, la cola, el cerebro, el corazón...


El ajolote regenera así las patas, la cola, parte del sistema nervioso, la retina, el cerebro y regiones del corazón y probablemente otros órganos que aún no se han estudiado. La información que necesita para ello es similar a la embriogénesis humana. “Puede que los elementos implicados sean los mismos y que la diferencia sea cómo se regulan, pero también puede que se deba a unas cuantas moléculas presentes en el ajolote que sean únicas”, afirma. En cualquier caso, este anfibio "no es un alien que tiene algo completamente distinto”.

 

Ahora, esta secuenciación del genoma puede suponer un gran paso para responder a estas incógnitas, aunque ya había un gran trabajo previo. “Nos va a facilitar mucho la vida, vamos a poder clonar las regiones regulatorias de los genes y estudiarlos in vivo en el ajolote”, comenta. Se trata de tener el mapa del genoma.

 

El trabajo se ha podido realizar con un nuevo sistema de secuenciación denominado PacBio, cuya denominación procede del nombre de la empresa Pacific Biosciences, que puede secuenciar regiones muy grandes, aunque para ser realmente fiable requiere la secuenciación masiva de grandes cantidades de ADN y mucha inversión económica, como ha sido el caso.


Regenerar tejidos humanos en las próximas décadas


Alfredo Cruz está convencido de que los conocimientos sobre el ajolote y lo que se aprenda de este organismo a partir de ahora, cuando ya se conoce su genoma, se aplicará a la biomedicina en beneficio del ser humano. “Estoy seguro de que vamos a descubrir la manera de modular una pequeña molécula o aquello que descubramos que le da esta capacidad al ajolote y a otros organismos capaces de regenerarse y lo vamos a aplicar a la medicina regenerativa en humanos y otros animales”, afirma.


No sé cuándo, quizá en dos o tres décadas seremos capaces de aplicar estos conocimientos para la regeneración de extremidades en el ser humano, por poner un ejemplo, o de un dedo que haya sido amputado por accidente. Y uno de los retos mayores es que estas células vuelvan a proliferar sin que derive en un tumor.


Lo tiene que hacer en un tiempo determinado y después se tiene que volver a convertir en un tejido no proliferante y especializado, es decir, en tejido de cartílago, músculo o hueso. El ajolote lo consigue sin que derive en cáncer. “Encontrar estos mecanismos de reprogramación celular de manera ordenada no va a ser tan sencillo, pero lo haremos en algún momento”, asegura.

 

Referencia bibliográfica 

 

The axolotl genome and the evolution of key tissue formation regulators. Sergej Nowoshilow, Siegfried Schloissnig, Ji-Feng Fei, Andreas Dahl, Andy W. C. Pang, Martin Pippel, Sylke Winkler, Alex R. Hastie, George Young, Juliana G. Roscito, Francisco Falcon, Dunja Knapp, Sean Powell, Alfredo Cruz, Han Cao, Bianca Habermann, Michael Hiller, Elly M. Tanaka & Eugene W. Myers. Nature, 2018. DOI: 10.1038/nature25458