Ciencia Repostera y Cáncer

Recientemente he empezado a colaborar con el blog Ágora de la L’Oreal Foundation for women in science. Cuando les pregunté que esperaban de mí, la respuesta fue muy sencilla: “que escribas sobre el campo en el que tengas experiencia”. Así que decidí que les iba a contar varias cosas sobre… ¡LEVADURAS! Si, lo habéis leído bien: Levaduras. Y sí, el blog es un blog de ciencia y no de repostería. Así que he pensado que podría traducir lo que escribí para dicho blog ya que creo que puede ser interesante también para muchos de vosotros.

Yo soy una científica de levaduras y ha sido así durante los últimos 9 años. Pero ¿por qué? Ahora os lo explico. Todos sabemos que los usos más comunes de las levaduras son para hacer pan o pasteles y también para fermentar la cerveza. Además, si las levaduras son más complejas (hongos) se comen (como los champiñones) o te fastidian en los pies por ejemplo (infección fúngica). Pero, de hecho, hay mucho más detrás de una simple levadura. Este organismo ya ha sido utilizado en la investigación biomédica durante décadas. ¿Por qué? Pues muy sencillo: es un organismo muy simple con el que es más fácil y barato trabajar, en comparación con otros tipos de células u organismos.

Al principio de mi carrera como investigadora estuve trabajando con levaduras para identificar nuevas dianas terapéuticas en infecciones fúngicas. Estas infecciones no son muy graves en general pero pueden convertirse en letales cuando los pacientes que las sufren tienen un sistema inmune que no funciona correctamente (ej: linfomas, SIDA,…). Si el sistema inmune no funciona, no puede combatir la infección y termina causando muchos problemas adicionales a los pacientes. En este momento, los medicamentos contra hongos y levaduras no son muy eficaces debido a la similitud entre las células de levaduras/hongos y las humanas. De hecho, los medicamentos antifúngicos existentes tienen dos problemas principales: 1) no son suficientemente específicos contra las células de hongos y matan también células human causando graves efectos secundarios, y 2) para no causar efectos secundarios, estos medicamentos no son suficientemente potentes para matar a los hongos.

Pared celular de la levadura de fisión

Debido a esto, estudiar las estructuras que son diferentes entre las células de hongos/levaduras y las células humanas (ej: pared celular) es importante para desarrollar medicamentos nuevos y más eficaces contra los hongos. Sin embargo, solo el 10-20 por ciento de pacientes que cogen una infección general por hongos tienen su sistema inmune de alguna manera defectuoso. La mayor parte de los pacientes cogen estas infecciones en el hospital. Los pacientes hospitalizados son más susceptibles a estas infecciones debido a diferentes razones. Por ejemplo, el uso de grandes cantidades de antibióticos que eliminan las bacterias competidoras o la cirugía y el uso de catéteres intravenosos que permiten a los hongos tener acceso a los tejidos de los pacientes. En este caso el sistema inmune de estos pacientes está intacto y generará una respuesta inmune a la vacunación. Así, otro tipo de proyectos que usan hongos y levaduras para investigar tienen como objetivo crear vacunas para evitar estas infecciones.

Por otra parte, hoy en día estoy implicada en proyectos de investigación que usan levaduras con otro objetivo. Las levaduras son los organismos eucarióticos más simples. Sonunicelulares (están compuestos solo por una célula y no forman órganos más complejos) y tienen muchas de las proteínas que se pueden encontrar en las células humanas. Estas proteínas son las responsables de las funciones que una célula necesita para vivir. Así, las levaduras se pueden utilizar para estudiar los procesos que ocurren en las células humanas. Esto se debe a que las proteínas importantes son las mismas en ambos tipos de células pero están más accesibles para su estudio en las levaduras. Por ejemplo, las levaduras se usan en el estudio de algunos de los procesos implicados en el desarrollo de cáncer. Éste es el tipo de investigación que estoy haciendo actualmente y es fascinante.

El cáncer es un grupo de enfermedades que tienen una división celular incontrolada. En las células de cáncer, los procesos que controlan que todo ocurre cuando y donde deben ocurrir para asegurar que la célula se divide en dos células iguales no funcionan como deben. Así, a menudo las proteínas importantes para estos procesos se encuentran en mayor cantidad de la normal y esto causa muchos problemas a las células. Estas proteínas clave son las que están presentes también en levaduras y otros organismos inferiores.

Sir Paul Nurse

Por ejemplo, el descubrimiento de la proteína que le dice a la célula que se divida en la levadura de fisión le dio a Sir Paul Nurse el Premio Nobel de Medicina en 2001. Él identificó una proteína llamada Cdc2 en la levadura que funcionaba en colaboración con otra proteína llama Ciclina (porque la cantidad de proteína durante el ciclo celular era diferente en las diferentes etapas) para empujar a la célula a tomar la decisión de dividirse en dos. Esta proteína Cdc2 en eucariotas superiores (como los humanos) se llama Cdk1 (Ciclina-Dependiente Kinasa 1). El experimento impresionante que hizo que Paul Nurse consiguiera el Premio Nobel fue un experimento muy simple pero muy poderoso. Cogió una levadura de fisión que tenía un Cdc2 defectuoso en la que a baja temperatura la proteína funcionaba bien, pero que cuando la temperatura aumentaba hasta cierto nivel esta proteína Cdc2 dejaba de funcionar y la célula moría. Una vez que tuvo esta levadura en la que podía “apagar” la actividad de Cdc2 subiendo la temperatura, introdujo el ADN humano cortado en trocitos en ella, subió la temperatura y buscó las células que tenían un trocito al azar de ADN humano que les permitía estar vivas cuando la temperatura era alta. Y había una. Lo que ocurría en esta célula que era capaz de seguir viva a alta temperatura, incluso cuando su Cdc2 no funcionaba, es que tenía el trocito de ADN que era equivalente al del Cdc2 de la levadura. Y este “Cdc2 humano” era capaz de funcionar correctamente en la célula de la levadura porque ambos, el Cdc2 de levadura y el humano son muy similares y tienen las mismas funciones. De esta manera tan sencilla, Paul Nurse identificó la proteína Cdk1 (Cdc2 en levaduras) de humanos!!!!

Espero que os haya convencido de que investigar con levaduras es útil e importante. Intentaré seguir contándoos más descubrimientos que se han hecho con levaduras, entre otros organismos, y que han constituido importantes pasos para avanzar en el conocimiento científico en algunos de mis siguientes posts.

Podeis leer el post original en ingles aqui

1: Lee MG, Nurse P. Complementation used to clone a human homologue of the fission yeast cell cycle control gene cdc2. Nature. 1987 May 7-13;327(6117):31-5.
2: Lee M, Nurse P. Cell cycle control genes in fission yeast and mammalian cells. Trends Genet. 1988 Oct;4(10):287-90. Review.

Marisa Alonso Núñez

Marisa Alonso Núñez