Los superpoderes regenerativos del pepino de mar

Francisco Rivera Rosario tradujo este artículo.

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Cuando José E. García-Arrarás necesita más animales para su laboratorio, no puede simplemente hacer un pedido. En cambio, él y sus estudiantes se dirigen a la playa local.

García-Arrarás, profesor de biología en la Universidad de Puerto Rico, Río Piedras, estudia Holothuria glaberrima, una especie de pepino de mar. Estos invertebrados abultados, de aspecto vegetal, se desplazan lentamente por el fondo marino hasta que los bajos niveles de oxígeno, los parásitos o la aparición de un depredador los llevan a expulsar todos sus órganos internos por la boca. Sorprendentemente, luego regeneran sus vísceras, en adición a su sistema nervioso, dentro de cinco meses.

García-Arrarás investiga los mecanismos celulares y genéticos que hacen esta hazaña posible. A diferencia de los ajolotes y los erizos de mar, que suelen estudiarse por sus propias capacidades regenerativas, los pepinos de mar tienen un cuerpo casi enteramente blando, sin huesos ni endoesqueleto.

“Es una ventaja no tener que hacer el trabajo adicional de disolver las partículas de calcio incrustadas en el tejido”, dice García-Arrarás.

García-Arrarás conversó con The Transmitter sobre lo que figura en su lista de herramientas deseadas, las células estrellas de la regeneración y las partes del mundo donde habitan los pepinos de mar.

Esta entrevista ha sido editada para mayor brevedad y claridad.

The Transmitter: ¿Por qué los pepinos de mar son un modelo tan bueno para estudiar la regeneración?

José E. García-Arrarás: En primer lugar, es un modelo animal muy accesible. Aquí en Puerto Rico son muy abundantes en su entorno natural. Simplemente vamos al mar a buscarlos, ya que no podemos comprarlos ni pedirlos por envío.

Sus poderes de regeneración son muy fuertes; pueden regenerar muchos órganos y estructuras diferentes —el sistema nervioso, el intestino, el sistema respiratorio y, en algunas especies, la mitad del cuerpo. Lo otro es que no tienen esqueleto.

TT: ¿Cómo es su sistema nervioso?

JGA: El pepino de mar tiene un anillo nervioso en la parte anterior, y cinco cordones nerviosos radiales conectados a él. Esos nervios tienen muchas neuronas, pero en realidad no es una red; es más bien como tener cinco cordones nerviosos conectados al cerebro. Cuando la gente piensa en nervios radiales, piensa en fibras. Sin embargo, esto es un cordón, similar al que poseen los vertebrados. En la médula espinal, por ejemplo, hay tanto neuronas como fibras que la recorren.

Hemos estado estudiando los tipos de células y la capacidad de regeneración de los cordones nerviosos. Si cortamos uno, observamos cómo cierran la brecha y forman nuevas neuronas, y en aproximadamente un mes se obtiene un tramo del sistema nervioso que parece normal.

TT: ¿Qué han aprendido sobre cómo ocurre esta regeneración?

JGA: Las células gliales están profundamente involucradas. El hallazgo más reciente, que publicamos el año pasado, es que estas células gliales comparten muchos marcadores que se expresan también en la glía de los vertebrados. Creemos que la glía es la protagonista principal del proceso de regeneración. Ahora estamos descubriendo que, para regenerarse, esas células pierden sus propiedades biológicas y cambian su expresión genética. Se convierten en lo que llamamos glía desdiferenciada, convirtiéndose en el mismo tipo celular, antes de diferenciarse en neuronas.

TT: ¿Qué planifican estudiar a continuación?

JGA: Con los experimentos de secuenciacion de ARN de núcleo individuales que estamos realizando, lo que buscamos es identificar las etapas en las que las células cambian su expresión genética y en qué tipos de células se están convirtiendo. ¿La glía se transforma en glía diferenciada? ¿Todas se convierten en el mismo tipo de célula? ¿Son estas células pluripotentes, es decir, capaces de dar origen a cualquier tipo celular, o mantienen sus diferencias entre sí? Eso forma parte del análisis que estamos llevando a cabo.

TT: ¿Qué herramientas científicas figuran en su lista de deseos?

JGA: Lo que queremos lograr ahora es poder inhibir la expresión de ARN in vivo. La técnica que usamos no es óptima: cortamos el nervio y, simultáneamente, lo electroporamos para introducir pequeños oligonucleótidos que interfieren con la expresión de un gen. El problema es que cada vez que queremos disminuir la expresión de ese ARN, tenemos que cortar y electroporar, por lo que no podemos seguir el proceso de cicatrización ya que estamos cortando todo el tiempo. Estamos explorando distintos métodos para lograrlo.

TT: ¿Qué le gustaría que otros científicos supieran sobre este modelo?

JGA: Creo que hay dos cosas distintas. Una es el lado de la glía—la función de la glía en la regeneración. Lo otro, que para mí es fascinante, es la caracterización de las neuronas de los equinodermos. Se sabe muy poco sobre qué tipos neuronales existen. Sin embargo, encontramos diferentes receptores de neuropéptidos, como los receptores de kisspeptina y galanina. Eso demuestra que algunos de estos sistemas de neuropéptidos son evolutivamente muy antiguos. La kisspeptina es uno de los péptidos implicados en la maduración sexual en los humanos y, al parecer, también podría desempeñar un papel en la maduración sexual de estos animales.

TT: ¿Hay otros países donde investigadores también se enfocan en estudiar los pepinos de mar?

JGA: Hay otras especies en China, donde también estudian la regeneración, junto con el crecimiento y el desarrollo. De hecho, la primera secuencia completa del genoma de un pepino de mar la realizó un equipo chino. También hay grupos en Japón, Rusia, Inglaterra y los Estados Unidos. ¡Son animales bastante internacionales!