Un reloj biológico recién descubierto mide la edad a través de todo el cuerpo. Fuente: UCLA/Horvath lab.
¿Por qué envejecemos? Aunque el envejecimiento es un proceso natural, los científicos todavía no entienden bien sus causas. Sin embargo, un estudio de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA), Estados Unidos, ha revelado que en nuestros genomas (en nuestra información genética global) existe un reloj biológico. El hallazgo podría arrojar luz sobre las causas del envejecimiento, e incluso proporcionar información valiosa para ralentizar este proceso, informa Eurekalert.
Hasta ahora, se había establecido el “tiempo” biológico de los organismos a través de la saliva, las hormonas o los telómeros, que son las terminaciones de los cromosomas. Pero este nuevo enfoque permite medir con precisión la edad de diversos órganos, tejidos, y tipos de células a través del ADN.
Gracias a él, se ha podido saber ya que algunas partes de la anatomía, como el tejido de los senos de la mujer, envejecen más rápido que el resto del cuerpo. “El tejido mamario es alrededor de entre dos y tres años más viejo que el resto del organismo de las mujeres”, explica el genetista autor del estudio Steve Horvath.
Si, además, la mujer padece cáncer de mama, “el tejido sano próximo al tumor es de media 12 años mayor que el del resto de su cuerpo”. Estos resultados podrían explicar por qué el cáncer de mama es el más común entre las mujeres.
En cuanto al tejido tumoral, el estudio ha revelado que éste tiene como promedio 36 años más que el tejido sano, lo que podría explicar por qué la edad es un factor de riesgo para muchos tipos de cáncer en ambos sexos.
Metilación y envejecimiento
¿Cómo se ha podido “mirar” el reloj biológico del ADN? Gracias a un proceso conocido como metilación, que técnicamente consiste en la adhesión de “etiquetas” químicas, llamadas grupos metilos, a genes específicos. En otras palabras, la metilación es un proceso que altera químicamente nuestro genoma.
Ya se sabía que este proceso está vinculado al envejecimiento, porque de él depende la regulación del llamado “silenciamiento de los genes”. Así, como demostró el año pasado un estudio internacional, las personas mayores han perdido muchas de esas “etiquetas” encargadas de apagar la expresión de genes inapropiados o de activar algunos genes protectores; justo al contrario que un recién nacido.
Por tanto, conocer la edad de la metilación del ADN puede informar sobre la edad real de la mayoría de los tejidos y tipos de células. Pero, para conseguirlo, Horvath ha tenido que desarrollar un predictor especializado, explica el científico en la revista Genome Biology, en la que se ha detallado el avance.
Hasta ahora, se había establecido el “tiempo” biológico de los organismos a través de la saliva, las hormonas o los telómeros, que son las terminaciones de los cromosomas. Pero este nuevo enfoque permite medir con precisión la edad de diversos órganos, tejidos, y tipos de células a través del ADN.
Gracias a él, se ha podido saber ya que algunas partes de la anatomía, como el tejido de los senos de la mujer, envejecen más rápido que el resto del cuerpo. “El tejido mamario es alrededor de entre dos y tres años más viejo que el resto del organismo de las mujeres”, explica el genetista autor del estudio Steve Horvath.
Si, además, la mujer padece cáncer de mama, “el tejido sano próximo al tumor es de media 12 años mayor que el del resto de su cuerpo”. Estos resultados podrían explicar por qué el cáncer de mama es el más común entre las mujeres.
En cuanto al tejido tumoral, el estudio ha revelado que éste tiene como promedio 36 años más que el tejido sano, lo que podría explicar por qué la edad es un factor de riesgo para muchos tipos de cáncer en ambos sexos.
Metilación y envejecimiento
¿Cómo se ha podido “mirar” el reloj biológico del ADN? Gracias a un proceso conocido como metilación, que técnicamente consiste en la adhesión de “etiquetas” químicas, llamadas grupos metilos, a genes específicos. En otras palabras, la metilación es un proceso que altera químicamente nuestro genoma.
Ya se sabía que este proceso está vinculado al envejecimiento, porque de él depende la regulación del llamado “silenciamiento de los genes”. Así, como demostró el año pasado un estudio internacional, las personas mayores han perdido muchas de esas “etiquetas” encargadas de apagar la expresión de genes inapropiados o de activar algunos genes protectores; justo al contrario que un recién nacido.
Por tanto, conocer la edad de la metilación del ADN puede informar sobre la edad real de la mayoría de los tejidos y tipos de células. Pero, para conseguirlo, Horvath ha tenido que desarrollar un predictor especializado, explica el científico en la revista Genome Biology, en la que se ha detallado el avance.
Un reloj exacto
Este “reloj” fue creado a partir de 8.000 muestras de 51 tipos de tejidos y de células de todo el cuerpo. Con ellos, pudo establecerse cómo afecta la edad a los niveles de metilación del ADN, en concreto desde antes del nacimiento y hasta los 101 años.
Se descubrió así que la edad de la metilación del ADN está cercana a cero en el estado embrionario y también en células madre pluripotentes inducidas (iPS), que son un tipo de células madre capaces de generar la mayoría de los tejidos, y derivadas artificialmente de una célula que inicialmente no era pluripotencial.
La eficiencia del sistema de medición fue probada comparando la edad de los tejidos establecida por el reloj, con su edad cronológica real. Así se demostró que los cálculos eran exactos, salvo en los casos de los senos femeninos y de los tejidos cancerígenos o próximos a tumores mencionados, más envejecidos de lo que correspondía a su edad biológica.
Según Horvath, “resulta sorprendente que se pueda desarrollar un reloj que marque con fiabilidad el tiempo de diversas partes de la anatomía humana, como el cerebro, el corazón, los pulmones, el hígado, el riñón o el cartílago”.
También resultó sorprendente (y la causa de este hallazgo no se explica) la constatación de que las células de niños con progeria, un trastorno genético caracterizado por un gran envejecimiento brusco y prematuro, parecían normales y reflejaban su verdadera edad cronológica.
Retrasar el envejecimiento
Por otro lado, el análisis de las células madre pluripotente inducidas mostró que éstas son similares a las células “recién nacidas”. Por tanto, según el investigador, “el proceso de transformación de las células de una persona en células madre pluripotentes podría reajustar el reloj celular a cero".
En general, este reloj “podría funcionar como biomarcador para el estudio de nuevos métodos terapéuticos que nos mantengan jóvenes”, así como usarse “para tratar una gran cantidad de cuestiones de la biología del desarrollo, y de la investigación sobre el cáncer y el envejecimiento”, asegura Horvath.
Para combatir este último lo primero que se necesita “es una fórmula objetiva de medirlo”. Precisar un conjunto de biomarcadores que lo definan ha sido de hecho un desafío que ha llevado cuatro años de dedicación. “Mi objetivo era inventar este reloj para ayudar a los científicos a mejorar la comprensión de lo que acelera o ralentiza el proceso de envejecimiento humano”. Ahora sabemos que “la edad de la metilación del ADN puede medir los efectos acumulativos del sistema de mantenimiento epigenético”.
Un ritmo inconstante
Horvath también ha descubierto que el ritmo del reloj se acelera o se ralentiza en función de la edad de cada persona. “Su ritmo no es constante. Hace tictac mucho más rápido cuando nacemos y cuando pasamos de la infancia a la adolescencia; y se ralentiza cuando cumplimos 20 años”.
A continuación, analizará si detener este reloj podría parar el proceso de envejecimiento o incrementar el riesgo de cáncer. También investigará si un reloj similar existe en ratones.
Este “reloj” fue creado a partir de 8.000 muestras de 51 tipos de tejidos y de células de todo el cuerpo. Con ellos, pudo establecerse cómo afecta la edad a los niveles de metilación del ADN, en concreto desde antes del nacimiento y hasta los 101 años.
Se descubrió así que la edad de la metilación del ADN está cercana a cero en el estado embrionario y también en células madre pluripotentes inducidas (iPS), que son un tipo de células madre capaces de generar la mayoría de los tejidos, y derivadas artificialmente de una célula que inicialmente no era pluripotencial.
La eficiencia del sistema de medición fue probada comparando la edad de los tejidos establecida por el reloj, con su edad cronológica real. Así se demostró que los cálculos eran exactos, salvo en los casos de los senos femeninos y de los tejidos cancerígenos o próximos a tumores mencionados, más envejecidos de lo que correspondía a su edad biológica.
Según Horvath, “resulta sorprendente que se pueda desarrollar un reloj que marque con fiabilidad el tiempo de diversas partes de la anatomía humana, como el cerebro, el corazón, los pulmones, el hígado, el riñón o el cartílago”.
También resultó sorprendente (y la causa de este hallazgo no se explica) la constatación de que las células de niños con progeria, un trastorno genético caracterizado por un gran envejecimiento brusco y prematuro, parecían normales y reflejaban su verdadera edad cronológica.
Retrasar el envejecimiento
Por otro lado, el análisis de las células madre pluripotente inducidas mostró que éstas son similares a las células “recién nacidas”. Por tanto, según el investigador, “el proceso de transformación de las células de una persona en células madre pluripotentes podría reajustar el reloj celular a cero".
En general, este reloj “podría funcionar como biomarcador para el estudio de nuevos métodos terapéuticos que nos mantengan jóvenes”, así como usarse “para tratar una gran cantidad de cuestiones de la biología del desarrollo, y de la investigación sobre el cáncer y el envejecimiento”, asegura Horvath.
Para combatir este último lo primero que se necesita “es una fórmula objetiva de medirlo”. Precisar un conjunto de biomarcadores que lo definan ha sido de hecho un desafío que ha llevado cuatro años de dedicación. “Mi objetivo era inventar este reloj para ayudar a los científicos a mejorar la comprensión de lo que acelera o ralentiza el proceso de envejecimiento humano”. Ahora sabemos que “la edad de la metilación del ADN puede medir los efectos acumulativos del sistema de mantenimiento epigenético”.
Un ritmo inconstante
Horvath también ha descubierto que el ritmo del reloj se acelera o se ralentiza en función de la edad de cada persona. “Su ritmo no es constante. Hace tictac mucho más rápido cuando nacemos y cuando pasamos de la infancia a la adolescencia; y se ralentiza cuando cumplimos 20 años”.
A continuación, analizará si detener este reloj podría parar el proceso de envejecimiento o incrementar el riesgo de cáncer. También investigará si un reloj similar existe en ratones.
Referencia bibliográfica:
Steve Horvath. DNA methylation age of human tissues and cell types. Genome Biology (2013). DOI: 10.1186/gb-2013-14-10-r115.
Steve Horvath. DNA methylation age of human tissues and cell types. Genome Biology (2013). DOI: 10.1186/gb-2013-14-10-r115.