Investigadora chilena avanza en estudio de la regeneración de tejidos gracias a rana africana

La investigación permite entender mecanismos biológicos que podrían abrir nuevas vías para tratar lesiones en humanos.

La capacidad de regenerar tejidos dañados es una de las grandes esperanzas de la medicina moderna. En los humanos, esta habilidad es muy limitada y las lesiones de médula espinal suelen causar discapacidades permanentes. Sin embargo, algunos animales han desarrollado mecanismos sorprendentes que permiten reparar órganos y partes del cuerpo con rapidez y eficacia, lo que ha despertado un intenso interés científico a nivel mundial. Uno de ellos es la rana africana, Xenopus laevis, que podría ser clave para desentrañar los misterios de este proceso, abriendo puertas a terapias futuras para lesiones de médula espinal y enfermedades degenerativas.

Hace aproximadamente una década, la rancagüina Paula Slater, hoy investigadora del Departamento de Ciencias Biológicas y Químicas de la Facultad de Ciencias de la Universidad San Sebastián, e investigadora asociada del Centro Basal Ciencia & Vida, de la Fundación Ciencia & Vida-Universidad San Sebastián, comenzó a trabajar con este anfibio, una especie que en sus primeras etapas de vida exhibe una notable capacidad regenerativa. “Tiene muchas características que la convierten en un modelo ideal para estudiar tanto Biología del desarrollo como regeneración”, señala. “Cuando son renacuajos, si se le realiza un daño a la médula espinal o incluso si se corta la cola, esta vuelve a crecer y recuperar su función. Pero una vez que completan la metamorfosis, pierden esta habilidad”, explica Slater. Esta transición ofrece una oportunidad única para entender qué mecanismos biológicos se activan durante un evento de regeneración exitosa y cuáles se desactivan durante el desarrollo llevando a una pérdida de la capacidad regenerativa, un fenómeno que en humanos apenas se ha podido estudiar.

En los últimos años, el equipo ha avanzado mucho en entender cómo las ‘centrales energéticas’ de las células, llamadas mitocondrias, reaccionan y cambian cuando ocurre un daño; y cómo estas respuestas influyen en la recuperación del tejido afectado.

Dra. Paula Slater, investigadora del Departamento de Ciencias Biológicas y Químicas de la Facultad de Ciencias de la Universidad San Sebastián, e investigadora asociada del Centro Basal Ciencia & Vida.

Xenopus laevis en Chile

La rana africana no solo es un modelo valioso para la investigación, sino que también es una especie invasora en Chile. Introducida accidentalmente en los años 70, Xenopus laevis se estableció en el medio ambiente local y ha afectado la fauna nativa. Aunque su presencia en el ecosistema local genera impactos negativos, su uso en laboratorio sigue siendo fundamental para avanzar en estudios científicos.

El interés en Xenopus laevis radica además en que su desarrollo ocurre fuera del cuerpo de la madre, lo que facilita la observación directa y el estudio detallado de sus procesos celulares y moleculares en tiempo real. “En el caso de las ranas, es una fertilización externa, por lo tanto, la hembra pone los huevos en el agua y son fertilizados ahí. Entonces todo ocurre de manera externa y eso nos permite también poder estudiar y trabajar en etapas tempranas”, detalla Slater. Esta característica, poco común en vertebrados, permite analizar con precisión cómo las células responden y contribuyen durante el desarrollo y a la regeneración del tejido nervioso.

Una de las líneas centrales de investigación del laboratorio de neuroregeneración y metabolismo, que dirige la Dra. Slater, al alero del Centro Ciencia & Vida y la Universidad San Sebastián, es entender el rol de las mitocondrias en la regeneración. La investigadora detalla que “las mitocondrias regulan casi todos los procesos celulares importantes para la regeneración, como la división, proliferación y diferenciación celular. Hemos observado que en los animales que regeneran, como esta rana, las mitocondrias responden rápidamente al daño, alterando su forma y función para proteger las células y promover la recuperación”. Entender estos procesos energéticos y metabólicos es fundamental para identificar qué señales activan la regeneración y cómo podrían ser replicadas o estimuladas en humanos.

En su laboratorio también investigan cómo el entorno celular, incluyendo la dureza y propiedades eléctricas del sustrato donde las células se encuentran, influye en la capacidad regenerativa. La Dra. Slater explica que “las células no están flotando, sino que están en un sustrato. Este sustrato tiene componentes eléctricos, dureza y moléculas específicas, que se alteran luego de un daño y que cambian además durante el desarrollo”. Por eso, están probando diferentes sustratos para entender mejor esta interacción.

Respecto al tiempo que toma la regeneración, Slater indica que en renacuajos, los daños específicos en la médula espinal tardan alrededor de 20 días en sanar, recuperando la movilidad perdida. “En Xenopus toda la regeneración es rápida, ya a las seis horas nosotros vemos esta respuesta adaptativa de las mitocondrias para poder responder al daño y se empieza a resolver ya a las 24 horas”, explica. En comparación con la lenta cicatrización humana, este proceso es muy eficiente, lo que destaca la importancia de estudiar estos modelos.

Colaboración Internacional

El equipo chileno trabaja en estrecha colaboración con grupos internacionales que utilizan diferentes modelos animales para entender la regeneración. Menciona al ratón espinoso, un pequeño mamífero africano con una capacidad regenerativa notable, aunque más lenta. Estos estudios comparativos permiten identificar qué mecanismos son universales y cuáles podrían ser específicos de ciertas especies, información esencial para desarrollar terapias en humanos. “Nosotros estamos colaborando en Inglaterra, Portugal y Alemania con otros grupos que trabajan con distintos modelos de regeneración”, señala la Dra. Slater.

Aunque la regeneración en humanos aún está lejos, el conocimiento acumulado abre la posibilidad de desarrollar tratamientos que estimulen o reproduzcan estos procesos biológicos. Además, avances en campos paralelos como la estimulación eléctrica y la nanotecnología están acelerando la búsqueda de terapias capaces de regenerar tejidos dañados. La investigadora asociada del Centro Ciencia & Vida y docente de la Universidad San Sebastián explica que su objetivo es identificar factores que influyen en la regeneración, como la firmeza adecuada de los tejidos o ciertos compuestos que pueden incidir.

La meta del grupo es descubrir componentes y condiciones que permitan inducir la regeneración en tejidos que normalmente no la poseen, avanzando hacia tratamientos efectivos para lesiones de médula espinal, esclerosis múltiple y otras patologías neurodegenerativas. Sin embargo, la Dra. Slater advierte que la transición desde modelos animales a ensayos clínicos en humanos es larga y compleja. “Se necesitan años de investigación, pruebas y validaciones, pero cada descubrimiento nos acerca un poco más a ese objetivo”, reconoce.

Por: Richard García, Sandoval & Meirovich.