El mapa más completo de cómo el envejecimiento remodela las células en todo el cuerpo

A medida que envejecemos nos volvemos más susceptibles a enfermedades crónicas, como las cardiopatías y la demencia. También el paso del tiempo nos hace más propensos a padecer una enfermedad oncológica. De hecho, como ya hemos contado en este diario, el cáncer es el gran enemigo de la longevidad: “La edad es uno de los principales factores de riesgo"

Sabemos que los científicos se han centrado durante mucho tiempo en combatir estas afecciones una a una. Sin embargo, recientemente, muchos han comenzado a preguntarse si pueden retrasar el envejecimiento. Pero para prevenir los cambios corporales relacionados con la edad, primero es necesario comprender qué los desencadena.

El atlas más completo hasta la fecha 

Ahora, en un estudio publicado en Science, investigadores de la Universidad Rockefeller de EE.UU han creado el atlas más completo hasta la fecha sobre cómo el envejecimiento afecta a miles de subtipos celulares en 21 tejidos de mamíferos. Al analizar casi 7 millones de células individuales de ratones de tres edades diferentes, el equipo identificó qué células son más vulnerables al envejecimiento y qué impulsa su deterioro. 

"Nuestro objetivo era comprender no solo qué cambia con el envejecimiento, sino también por qué. Al mapear los cambios celulares y moleculares, podemos identificar qué impulsa el envejecimiento. Esto abre la puerta a intervenciones dirigidas al proceso mismo del envejecimiento", ha afirmado Junyue Cao, director del Laboratorio de Genómica de Células Únicas y Dinámica de Poblaciones . 

Una de las conclusiones más sorprendentes del nuevo estudio fue que muchos cambios relacionados con la edad se sincronizan entre los órganos y que casi la mitad de todos los cambios son diferentes entre hombres y mujeres. 

Un censo celular del envejecimiento 

Para lograr la escala necesaria para mapear el envejecimiento en todo el cuerpo, el equipo de Cao, junto con el estudiante de posgrado Ziyu Lu, optimizó una técnica llamada ATAC-seq de célula única. Este método estudia cómo se empaqueta el ADN en cada célula para revelar qué regiones genómicas están abiertas y legibles, una señal reveladora del estado y la función celular. Los investigadores aplicaron esta técnica a millones de células individuales de 21 órganos diferentes en 32 ratones de tres edades:

• Un mes (adulto joven).
• Cinco meses (edad madura).
• 21 meses (anciano). 

"Lo notable es que todo este atlas fue generado por un solo estudiante de posgrado. La mayoría de los atlas grandes como este requieren grandes consorcios con docenas de laboratorios, pero nuestro método es mucho más eficiente que otros enfoques", ha documentado Cao.

El laboratorio de Cao

El laboratorio de Cao identificó más de 1.800 subtipos de células, incluyendo muchos subtipos raros nunca antes caracterizados. Posteriormente, rastrearon cómo variaba la abundancia de cada célula desde la adultez temprana, pasando por la mediana edad, hasta la vejez en ratones. 

Los científicos habían asumido durante mucho tiempo que el envejecimiento cambiaba principalmente el funcionamiento de las células, no la cantidad de cada tipo. Sin embargo, los nuevos resultados mostraron que aproximadamente una cuarta parte de todos los tipos celulares experimentan cambios significativos en su población con la edad. Algunos tipos de células musculares y renales mostraron una marcada disminución con la edad, mientras que las células inmunitarias se expandieron drásticamente.

El envejecimiento: una continuación de procesos

"El sistema es mucho más dinámico de lo que pensábamos. Y algunos de estos cambios comienzan sorprendentemente temprano. A los cinco meses de edad, algunas poblaciones celulares ya habían comenzado a disminuir. Esto nos indica que el envejecimiento no es solo algo que ocurre en etapas tardías de la vida; es una continuación de procesos de desarrollo en curso", ha recalcado.

Igualmente sorprendente, ha afirmado, fue la coordinación de estos cambios en órganos distantes. Los mismos estados celulares aparecieron y declinaron en paralelo en diferentes tejidos. Esto sugiere que existen señales, como factores circulantes en la sangre, que coordinan estos cambios en todo el cuerpo. 

Diferencias de género

El equipo también ha descubiertos notables diferencias de género. Alrededor del 40 % de todos los cambios asociados al envejecimiento fueron significativamente diferentes entre hombres y mujeres. Por ejemplo, las mujeres mostraron una activación inmunitaria mucho más amplia durante el envejecimiento.

"Es posible que esto pueda explicar la mayor prevalencia de enfermedades autoinmunes en las mujeres", ha especulado Cao.

Hacia una terapéutica antienvejecimiento 

Además de rastrear qué células cambiaron su población con la edad, el equipo también mapeó cómo las porciones legibles del ADN cambiaron en esos tipos celulares a lo largo del tiempo. De los 1,3 millones de regiones del genoma que estudiaron Lu y Cao, aproximadamente 300.000 mostraron cambios significativos relacionados con el envejecimiento. 1.000 de estos cambios se observaron en muchos tipos celulares diferentes, lo que apunta, una vez más, a programas biológicos compartidos que impulsan el envejecimiento en todo el cuerpo. Muchas áreas compartidas se vincularon con el sistema inmunitario, la inflamación o el mantenimiento de las células madre. 

"Esto desafía la idea de que el envejecimiento es simplemente un deterioro genómico aleatorio. En cambio, observamos puntos críticos de regulación específicos que son particularmente vulnerables, y estas son precisamente las regiones que deberíamos estudiar si queremos comprender qué impulsa el proceso de envejecimiento”, ha insistido Cao. 

Al comparar sus datos con estudios previos, él y su equipo han encontrado que las citocinas, moléculas de señalización inmunitaria, pueden desencadenar muchos de los mismos cambios celulares observados durante el envejecimiento. Cao plantea la hipótesis de que los fármacos que modulan estas citocinas podrían ayudar a ralentizar los procesos de envejecimiento coordinados en diversos órganos.

"Este es realmente un punto de partida. Hemos identificado los tipos de células vulnerables y los puntos moleculares clave. Ahora la pregunta es si podemos desarrollar intervenciones dirigidas a estos procesos específicos de envejecimiento. Nuestro laboratorio ya está trabajando en ese siguiente paso", ha recalcado. 

El atlas completo ahora está disponible públicamente en epiage.net.