El secreto genético de los hámsteres sirios, ¿la clave de la conservación de órganos humanos?

El proceso de hibernación en algunos mamíferos pequeños intriga a la ciencia desde hace años, y ahora podría tener implicaciones clave para la medicina humana. Los animales que hibernan logran sobrevivir a temperaturas extremadamente bajas sin que sus órganos colapsen, algo que sería letal para los humanos.

Investigadores de la Universidad de Hokkaido identificaron un gen en los hámsteres sirios (Mesocricetus auratus) que podría ser la clave para entender este proceso, con posibles aplicaciones en la conservación de órganos para trasplantes y el desarrollo de nuevas formas de terapia con hipotermia.

Un avance que abre una prometedora ventana para el tratamiento médico en humanos, particularmente en la preservación de tejidos y en emergencias médicas que involucren bajas temperaturas.

El estudio, liderado por Masamitsu Sone y Yoshifumi Yamaguchi, identificó el gen que codifica para la glutatión peroxidasa 4 (Gpx4), una proteína conocida por su capacidad de reducir los efectos nocivos de las especies reactivas de oxígeno en las células de los mamíferos. La investigación, publicada en la revista Cell Death and Disease, sugiere que es crucial para proteger las células durante exposiciones prolongadas a bajas temperaturas, impidiendo que acumulen radicales libres dañinos, en particular el peróxido lipídico.

Los radicales libres son moléculas inestables que, al acumularse, dañan las estructuras celulares y conducen a la muerte celular y a la falla orgánica. En seres humanos y otros mamíferos que no hibernan, el frío prolongado provoca que estos radicales se acumulen rápidamente, causando daños irreparables. Sin embargo, los hámsteres que hibernan desarrollaron mecanismos para mitigar este proceso.

Para identificar los genes responsables de esta resistencia al frío, el equipo de investigación utilizó una técnica innovadora: diseñaron células humanas sensibles al frío para que expresaran genes de hámsteres sirios, que son naturalmente resistentes a estas condiciones. Tras someter a las células humanas a ciclos de frío y calentamiento, los científicos pudieron identificar los genes que les permitían sobrevivir. El análisis destacó el papel de Gpx4, una proteína que ya era conocida por su capacidad para reducir el impacto de las especies reactivas de oxígeno, pero cuyo rol específico en la resistencia al frío no se había estudiado a fondo.

Uno de los hallazgos más sorprendentes del estudio fue que, al suprimir la actividad de Gpx4 en las células de hámster mediante una modificación genética o mediante inhibidores químicos, las células solo sobrevivían a la exposición al frío extremo durante dos días, en lugar de los cinco que lograban normalmente. Este resultado destaca la importancia de esta proteína para la supervivencia celular en entornos fríos.

En palabras de Masamitsu Sone, “todavía no se sabe por qué las células que no hibernan son mucho más vulnerables al estrés por frío que las que sí lo hacen, aunque los niveles de expresión de la proteína Gpx4 sean comparables”. Este descubrimiento plantea preguntas sobre los mecanismos celulares que permiten a los animales que hibernan resistir condiciones que serían mortales para otros mamíferos.

Uno de los experimentos clave del estudio consistió en comparar el comportamiento de la proteína Gpx4 humana con la de los hámsteres. Los investigadores descubrieron que, cuando la proteína humana se sobreexpresaba en células humanas, también proporcionaba protección contra el frío, lo que indica que la capacidad de Gpx4 para mitigar los efectos del frío es inherente a la proteína, independientemente de si proviene de hámsteres o de humanos.

Estos resultados abren la puerta a una mejor comprensión de cómo los mamíferos que hibernan logran resistir condiciones extremas. Más allá del interés biológico, este conocimiento tiene implicaciones directas para la medicina humana. El descubrimiento podría aplicarse en la conservación de órganos a bajas temperaturas, prolongando su vida útil para trasplantes. Además, podría mejorar las técnicas de terapia con hipotermia, un tratamiento en el que se reduce la temperatura corporal de los pacientes para limitar el daño a los tejidos tras eventos como ataques cardíacos o lesiones cerebrales.

En una ilustración que acompaña el estudio y fue replicada en este artículo, se puede observar cómo los cultivos celulares de hámsteres sobreviven en condiciones de frío a 4 °C, mientras que los cultivos de células humanas muestran una alta tasa de muerte celular en las mismas condiciones. Sin embargo, cuando las células humanas son modificadas para sobreexpresar Gpx4, la tasa de muerte celular disminuye drásticamente. Según el equipo de la Universidad de Hokkaido, este descubrimiento es solo el primer paso en la resolución del enigma de la hibernación en mamíferos, un misterio que intriga a la ciencia desde hace décadas.

Asimismo, el equipo de investigación continuará explorando cómo las vías de supresión de la ferroptosis, un tipo de muerte celular regulada, permiten que las células resistan el frío. La capacidad de los hámsteres sirios para soportar el frío podría ayudarnos a desarrollar nuevas formas de proteger las células humanas en situaciones médicas críticas.