Enfermedades: investigando el pasado para un mejor futuro
Por Juan Diego Palacio-Mejía
Con el advenimiento de las técnicas de biología molecular y su aplicación en estudios forenses, grupos cada vez más variados de investigadores han podido comenzar a desentrañar los misterios ocultos en los fragmentos de ADN extraídos de tejidos humanos. Muchos de estos tejidos han sido conservados durante largos periodo de tiempo ya sea por tratamientos ceremoniales como la momificación o por condiciones climáticas adversas, tales como frío o sequía extrema. Esta mirada al pasado a través de la información genética no solo ha hecho posible conocer los orígenes del hombre y sus ancestros (por ejemplo, ya se conoce un primer borrador del genoma del hombre de Neandertal (Homo neanderthalensis)[1]), sino también han hecho posible conocer detalles del estilo de vida de las antiguas civilizaciones humanas y las enfermedades que padecían. En este corto ensayo, se presentan tres ejemplos de cómo una mirada al pasado puede tener grandes implicaciones en el conocimiento, prevención y tratamiento de enfermedades del presente y posiblemente del futuro.
Afinando la terapia génica1
En el intento de buscar genes del pasado para encontrar las curas del mañana, investigadores de Alemania y Hungría, sintetizaron en el laboratorio una región del ADN denominada Harbinger3_DR, una región que no esta presente en el genoma de los actuales humanos pero que es considerada un extinto precursor de al menos dos genes en humanos. Su objetivo era evaluar si esta primitiva región del ADN aun conservaba alguna función en nuestras células. Ellos encontraron que Hambirger3_DR no era una simple región del ADN, sino que era un antiguo transposón (secuencia de ADN que cambia de posición en el genoma) que contiene un gen que lo hace capaz de insertarse en regiones especificas del genoma [2]. Esta especificidad despertó el interés de los investigadores que vieron en esta propiedad la posibilidad de usar transposones para desarrollar estrategias particulares de terapia génica, insertando de manera segura y direccionada a través de ellos, secuencias de ADN en los pacientes que así lo requieran [3]. Actualmente son utilizados virus inactivados, pero existe el inconveniente de que esta estrategia de inserción es bastante aleatoria en relación al sitio de integración, e igualmente se corre de que el virus utilizado recuperen su virulencia [2]. Con estos resultados, se podrá lograr un gran avance en el desarrollo de la terapia génica, combinando la especificidad de integración de los genes de la región Harbinger3 y la trayectoria de uso de transposónes.
Las lecciones de las pandemias de influenza
Otra gran oportunidad de aprender del pasado para tomar ventaja en el futuro está relacionada con el estudio de las pandemias de influenza; las cuales se han presentado en cuatro ocasiones en el último siglo, y le han dejado a los científicos una serie de lecciones que se pueden convertir en oportunidades para contrarrestar los efectos de futuras pandemias. La evidencia acumulada durante la última pandemia de influenza ocurrida en el 2009, conocida como la gripa porcina, causada por el virus H1N1 (para mayor información ver [4]), mostró que este virus no era del todo desconocido por el sistema inmune de los humanos [5]. Investigadores del Centro para el Control y la Prevención de Enfermedades de los Estados Unidos (CDC, por sus siglas en ingles), encontraron que el 79% de los casos de diagnóstico de esta enfermedad se presentó en personas jóvenes menores de 30 años, mientras que tan sólo 2% de los diagnósticos fueron en personas mayores de 60 años. Motivados por esta evidencia contrastante en el patrón generacional de la infección, los investigadores evaluaron cientos de sueros sanguíneos colectados entre 1880 y el año 2000, buscando evidencia de previas exposiciones de humanos al virus. Los investigadores encontraron que el virus H1N1 emergió por primera vez durante la pandemia de 1918. Además se encontraron antígenos (sustancia que desencadena la formación de anticuerpos y puede causar una respuesta inmune) en los sueros analizados hasta 1957, sugiriendo que las personas nacidas antes de 1957, que ahora rondaban los 60 años pudieron haber estado expuestas al virus y haber desarrollado los anticuerpos que probablemente los mantuvo protegidos de la epidemia de 2009 [6].
Jeffery Taubenberger, virológo quien dirigió el grupo que secuenció en 1997 del virus H1N1 [7], demostró que el virus H2N2 responsable de la pandemia de 1957, y el H3N3, de 1968, estaban ensamblados casi con la misma estructura del H1N1 de 1918 y 2009. Esto significaba que las pandemias de influenza del último siglo habían sido causadas por la dinastía fundada en 1918 por el H1N1. Todas estas evidencias científicas, dejan como enseñanza la importancia de desarrollar vacunas contra la influenza que tengan en cuenta un amplio espectro de la estructural viral de tal forma que permita el desarrollo de anticuerpos, que aunque no son la única garantía de inmunidad, si pueden mitigar un poco los efectos de las pandemias. De esta manera se puede evitar situaciones tan catastróficas como la presentada en la pandemia de 1918 que cobró la vida de al menos 40 millones de personas [8].
El gran legado de los Faraones
Tal vez uno de los casos más exitosos y famosos de conservación de tejidos humanos, corresponde a los miembros de la realeza de la civilización Egipcia, los cuales eran momificados después de su muerte. Las momias egipcias son una importante fuente de información genética no solo por el aceptable estado de conservación en el que se encuentran, sino también por su antigüedad. Por ejemplo, la momia del joven rey Tutankamón, quien murió a los 19 años, alrededor del año 1324 AC, abre a los científicos una ventana al pasado que les permite viajar en el tiempo y obtener información de hace 3324 años [9]. Esta oportunidad fue aprovechada por un grupo de científicos encabezados por Zahi Hawass, autoridad mundial en Egiptología, quienes dieron a conocer sus resultados en el 2010 en el documental titulado el ADN de Tutankamón del canal Discovery Channel (para ver el video http://www.youtube.com/watch?v=LMcHFj1JE70 ) y publicado en la Revista de la Asociación Médica Americana (Journal of the American Medical Association). Después de una investigación forense sin precedente sobre la vida del rey Tutankamón y sus familiares, los investigadores revelaron por primera vez la identidad de sus padres y abuelos, así como las verdaderas causas de su muerte y nuevos detalles sobre su reinado [10].
Los análisis realizados a Tutankamón y a diez de sus parientes permitió determinar que el Rey sufría osteonecrosis en los huesos de uno de sus pies y de acuerdo con los autores, las evidencias de ADN encontradas sugieren que estaba infectado por el parasito de la malaria (Plasmodium falciparum). Estos hallazgos sugieren que su muerte puedo haber sido por la combinación de estos factores. Los autores también consideran que este es el reporte más antiguo de malaria encontrado en restos humanos [9]. El registro más antiguo que se tenía de la presencia de esta enfermedad estaba en los textos escritos por Hipócrates (460-370 AC) durante las primeras etapas del periodo Griego [11]. Análisis de cientos de momias, algunas de ellas de más de 5000 años de antigüedad, han hecho posible detectar ADN de un rango de bacterias causante de enfermedades en humanos, incluyendo la bacteria responsable de la tuberculosis (Mycobacterium tuberculosis)[12], de la difteria (Corynebacterium diphtheriae) y la bacteria intestinal Escherichia coli (para más información consultar [13]), así como el parásito responsable de la leishmaniasis. Ahora que ha sido posible rastrear estas enfermedades en el pasado, uno de los desafíos para los investigadores será usar esta información para contribuir a la prevención y tratamiento de estas enfermedades en el futuro.
El análisis de momias egipcias no solo ha permitido el estudio de enfermedades producidas por patógenos, también ha suministrado información relacionada con enfermedades coronarias. Mediante el uso de la tecnología de escáner tomográfico computarizado, dos grupos de investigación presentaron sus resultados, sobre la incidencia de arterioesclerosis (síndrome causado por la obstrucción de las arterias) en momias del antiguo Egipto en la Conferencia Internacional de imágenes cardiovasculares no-invasivas realizado en Ámsterdam en 2010. Ambos equipos de investigación evaluaron un total de 52 momias, en las cuales fue posible encontrar arterias presentes en 44 de ellas e identificar el corazón en 16. Calcificación de las arterias fue encontrada en 20 momias consideradas de avanzada edad para la época (con una edad media de 45 años), mientras que las 24 restantes (con edad promedio de 34.5 años) no presentaban esta condición. La arterioesclerosis en arterias coronarias sólo se presentó en tres de las momias investigadas, una de las cuales pertenecía a la princesa Ahmose-Meryet-Amon quien vivió en Thebes entre 1580 y 1550 AC, y quien es ahora conocida como la primera persona en la historia de la humanidad a la que se le diagnosticó esta enfermedad. Era tanta la obstrucción de sus arterias coronarias, que en la actualidad hubiese necesitado de una cirugía de baipás (del ingles bypass) [14].
Lo interesante de estos hallazgos es que hasta ahora la arterioesclerosis era considerada un enfermedad relacionada con el estilo de vida moderno, pero es claro que existía hace alrededor de 3500 años [14]. Esta evidencia ha llevado a los científicos a replantear las causas de esta enfermedad asociada casi exclusivamente a los hábitos de la vida actual caracterizados por el sedentarismo, el alto consumo de grasas y de sustancias como el tabaco. Como explicación a estos resultados, tres factores que pueden estar relacionados con esta enfermedad han sido propuestos por los investigadores. Primero, que aún puede existir algún factor desconocido que incide directamente en el desarrollo de esta enfermedad cardiovascular. Segundo, que puede existir una predisposición genética, y tercero, que algunas infecciones puedan desencadenar esta afección [15]. Mientras los investigadores descubren la otras causas alternativas de esta enfermedad, lo que si está claro, es que gracias a la investigación, se han podido replantear sus causas, acercándonos aún más a su entendimiento y a un futuro tratamiento preventivo.
En conclusión, aprender de las lecciones del pasado para construir un mejor futuro es un consejo que constantemente escuchamos e incluso repetimos, y después de revisar estos cortos ejemplos es evidente el impacto que tiene seguir este consejo en el tema de la salud humana. También es evidente cómo la interdisciplinariedad y el uso de avanzadas técnicas de biología molecular, están complementando las tradicionales aproximaciones tradicionales al estudio de las enfermedades que nos permitirá disfrutar de un futuro con mejores tratamientos para las enfermedades.
1 La terapia génica consiste en la inserción de copias funcionales de genes ausentes en el genoma de un individuo. Se realiza en las células y tejidos con el objetivo de tratar enfermedades. La técnica todavía está en desarrollo, motivo por el cual su aplicación se lleva principalmente a cabo dentro de ensayos clínicos controlados.
Bibliografía
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[2] Soares C., 2008, “Ancient gene, new tricks,” Scientific American, 299(1), pp. 24–26.
[3] Sinzelle L., Kapitonov V. V., Grzela D. P., Jursch T., Jurka J., Izsvák Z., and Ivics Z., 2008, “Transposition of a reconstructed Harbinger element in human cells and functional homology with two transposon-derived cellular genes,” Proceedings of the National Academy of Sciences, 105(12), p. 4715.
[4] Galindo L., 2009, “AH1N1: vacunarse o no vacunarse….,” Biogenic.
[5] Soares C., 2009, “Pandemic payoff,” Scientific American, 301(5), pp. 19–20.
[6] Garten R. J., Davis C. T., Russell C. A., Shu B., Lindstrom S., Balish A., Sessions W. M., Xu X., Skepner E., Deyde V., Okomo-Adhiambo M., Gubareva L., Barnes J., Smith C. B., Emery S. L., Hillman M. J., Rivailler P., Smagala J., de Graaf M., Burke D. F., Fouchier R. A. M., Pappas C., Alpuche-Aranda C. M., Lopez-Gatell H., Olivera H., Lopez I., Myers C. A., Faix D., Blair P. J., Yu C., Keene K. M., Dotson P. D., Boxrud D., Sambol A. R., Abid S. H., St George K., Bannerman T., Moore A. L., Stringer D. J., Blevins P., Demmler-Harrison G. J., Ginsberg M., Kriner P., Waterman S., Smole S., Guevara H. F., Belongia E. A., Clark P. A., Beatrice S. T., Donis R., Katz J., Finelli L., Bridges C. B., Shaw M., Jernigan D. B., Uyeki T. M., Smith D. J., Klimov A. I., and Cox N. J., 2009, “Antigenic and Genetic Characteristics of Swine-Origin 2009 A(H1N1) Influenza Viruses Circulating in Humans,” Science, 325(5937), pp. 197–201.
[7] Taubenberger J. K., 1997, “Initial Genetic Characterization of the 1918 ‘Spanish’ Influenza Virus,” Science, 275(5307), pp. 1793–1796.
[8] Morens D. M., Taubenberger J. K., and Fauci A. S., 2009, “The persistent legacy of the 1918 influenza virus,” New England Journal of Medicine, 361(3), pp. 225–229.
[9] Butler D., 2010, “King Tut's death explained?,” Nature News.
[10] Hawass Z., Gad Y. Z., Ismail S., Khairat R., Fathalla D., Hasan N., Ahmed A., Elleithy H., Ball M., and Gaballah F., 2010, “Ancestry and pathology in King Tutankhamun's family,” JAMA: The Journal of the American Medical Association, 303(7), pp. 638–647.
[11] Nerlich A. G., Schraut B., Dittrich S., Jelinek T., and Zink A. R., 2008, “Plasmodium falciparum in ancient Egypt,” Emerging infectious diseases, 14(8), p. 1317.
[12] Zink A. R., Grabner W., and Nerlich A. G., 2005, “Molecular identification of human tuberculosis in recent and historic bone tissue samples: the role of molecular techniques for the study of historic tuberculosis,” Am. J. Phys. Anthropol., 126(1), pp. 32–47.
[13] Segovia V., 2012, “Una respuesta inmediata para una bacteria mortal,” biogenic-colombiablogspotcom.
[14] European Society of Cardiology ESC, “Ancient egyptian princess now known to be first person in human history with diagnosed coronary artery disease,” ScienceDaily.
[15] Finch C., 2011, “Atherosclerosis is an old disease: Summary of the Ruffer Centenary Symposium, The Paleocardiology of Ancient Egypt, a meeting report of the Horus Study team,” Experimental Gerontology.
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