La desactivación de una enzima recientemente identificada podría revertir el proceso de envejecimiento natural de las células.
Los resultados de la investigación de un KAIST El equipo proporciona información sobre el complejo mecanismo de la senescencia celular y presenta una posible estrategia terapéutica para reducir las enfermedades relacionadas con la edad asociadas con la acumulación de células senescentes.
Las simulaciones que modelan las interacciones moleculares han identificado una enzima que podría tener como objetivo revertir un proceso de envejecimiento natural llamado senescencia celular. Los hallazgos fueron validados con experimentos de laboratorio en células de la piel y tejidos equivalentes de piel, y publicados en Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
«Nuestra investigación abre la puerta a una nueva generación que percibe el envejecimiento como un fenómeno biológico reversible», dice el profesor Kwang-Hyun Cho del Departamento de Ingeniería Biológica y Cerebral del Instituto Avanzado de Ciencia y Tecnología de Corea (KAIST), quien dirigió la investigación con colegas de KAIST y Amorepacific Corporation en Corea.
Las células responden a una variedad de factores, como el estrés oxidativo, ADN daño y acortamiento de los telómeros que recubren los extremos de los cromosomas, al entrar en una salida estable y persistente del ciclo celular. Este proceso, llamado senescencia celular, es importante, ya que evita que las células dañadas proliferen y se conviertan en células cancerosas. Pero también es un proceso natural que contribuye al envejecimiento y las enfermedades relacionadas con la edad. Investigaciones recientes han demostrado que la senescencia celular se puede revertir. Pero los enfoques de laboratorio utilizados hasta ahora también extrañan la regeneración de tejidos o tienen el potencial de desencadenar transformaciones malignas.
Los científicos llevaron a cabo lo que se conoce como una simulación de modelo de conjunto para identificar moléculas que podrían apuntar a revertir la senescencia celular. Luego utilizaron el modelo para predecir los efectos de la inhibición de PDK1 en células senescentes y confirmaron los resultados en células cultivadas en laboratorio y modelos de tejidos equivalentes de piel.
El profesor Cho y sus colegas utilizaron una estrategia innovadora para identificar moléculas que podrían ser el objetivo de revertir la senescencia celular. El equipo reunió información de la literatura y las bases de datos sobre los procesos moleculares involucrados en la senescencia celular. A esto, agregaron los resultados de su propia investigación sobre los procesos moleculares involucrados en la proliferación, quiescencia (una célula que no se divide y que puede volver a ingresar al ciclo celular) y senescencia de los fibroblastos de la piel, un tipo de célula bien conocida por reparar heridas. Usando algoritmos, desarrollaron un modelo que simula las interacciones entre estas moléculas. Sus análisis les permitieron predecir qué moléculas podrían apuntar para revertir la senescencia celular.
Luego investigaron una de las moléculas, una enzima llamada PDK1, en fibroblastos cutáneos senescentes incubados y modelos tridimensionales de tejido equivalente de piel. Descubrieron que el bloqueo de PDK1 conducía a la inhibición de dos moléculas de señalización aguas abajo, que a su vez restauraban la capacidad de las células para volver a entrar en el ciclo celular. En particular, las células retuvieron su capacidad para regenerar la piel herida sin proliferar de una manera que pudiera conducir a una transformación maligna.
Los científicos recomiendan que se realicen investigaciones en órganos y organismos para determinar el efecto completo de la inhibición de PDK1. Dado que el gen que codifica PDK1 se sobreexpresa en algunos cánceres, los científicos esperan que inhibirlo tenga efectos tanto antienvejecimiento como anticancerígenos.