Las células de la misma edad cronológica pueden seguir caminos de envejecimiento biológico radicalmente diferentes, ofreciendo nuevas perspectivas sobre el cáncer, la neurodegeneración y la biología fundamental del envejecimiento.
Tendemos a pensar en el envejecimiento como algo que ocurre de forma uniforme en todo el cuerpo, un proceso lento y sincronizado en el que todas las células envejecen juntas. Pero según un nuevo estudio, así no funciona el envejecimiento en absoluto.
En cambio, el envejecimiento parece ser notablemente individual. Incluso dentro del mismo tejido, células vecinas de idéntica edad cronológica pueden estar biológicamente separadas por años. Aunque la mayoría sigue siendo relativamente “joven”, un subconjunto avanza rápidamente, acumulando los cambios moleculares asociados al envejecimiento mucho más rápido que sus vecinos.
El estudio ofrece una de las imágenes más claras hasta la fecha del envejecimiento a nivel de células individuales y ofrece nuevas perspectivas sobre por qué enfermedades como el cáncer y la neurodegeneración suelen comenzar solo en un pequeño número de células.
La investigación fue dirigida por el Dr. Hagit Masika bajo la supervisión del Prof. Howard Cedar y el Prof. Tommy Kaplan de la Facultad de Medicina y Centro de Medicina Computacional de la Universidad Hebrea, y en colaboración con el Prof. Wolf Reik de Altos Labs y el Instituto Babraham.
Para descubrir estas diferencias ocultas, los investigadores analizaron la metilación del ADN, marcas químicas en el ADN que regulan la actividad génica y que están entre los indicadores de edad más fiables en la biología. En lugar de promediar millones de células juntas, examinaron las células una a una en múltiples tejidos de ratón y humanos, revelando que el envejecimiento se desarrolla de forma muy diferente de una célula a otra.
“La parte emocionante fue darse cuenta de que dos células sentadas una junto a la otra pueden tener edades biológicas completamente diferentes”, dijo el Dr. Hagit Masika. “Una vez que pudimos medir el envejecimiento a nivel de célula única, descubrimos que los tejidos son mucho más heterogéneos de lo que todos pensaban. Eso nos da un marco completamente nuevo para entender cómo comienza el envejecimiento”.
Los investigadores descubrieron que los tejidos están formados por una mezcla de células que envejecen lentamente junto con una población mucho menor de células que envejecen a un ritmo acelerado. También descubrieron que las células que se dividen rápidamente tienen más probabilidades de entrar en este estado de envejecimiento más rápido.
Los hallazgos también ayudan a explicar una característica reconocida desde hace mucho tiempo del envejecimiento: la creciente variabilidad entre células individuales dentro del mismo tejido. En lugar de envejecer al unísono, las células divergen gradualmente unas de otras, creando un mosaico de células biológicamente más jóvenes y otras más antiguas.
“Observar células individuales en lugar de promediar tejidos enteros nos permitió detectar patrones que antes eran invisibles”, dijo el profesor Tommy Kaplan. “Esto nos da una imagen mucho más precisa del envejecimiento biológico y abre nuevas posibilidades para identificar las células que tienen mayor riesgo de provocar enfermedades”.
Los investigadores señalan que este patrón no es universal. Aunque los tejidos examinados en este estudio se volvieron cada vez más heterogéneos con la edad, investigaciones previas han demostrado que algunos otros tejidos parecen envejecer de forma más uniforme, lo que sugiere que diferentes órganos pueden seguir rutas biológicas distintas a medida que envejecen.
El estudio fue más allá de identificar un marcador de envejecimiento. Las células con envejecimiento epigenético avanzado mostraron actividad alterada en genes implicados en la función inmunitaria, la producción de proteínas, la neurodegeneración y el desarrollo tumoral.
En un experimento impactante, los investigadores compararon cabellos blancos y negros tomados del mismo individuo y descubrieron que los cabellos blancos llevaban consistentemente una firma epigenética más antigua, proporcionando evidencia visible de que el envejecimiento biológico ocurre de forma independiente en células individuales y no uniformemente en todo el cuerpo.
“Este trabajo cambia la forma en que pensamos sobre el envejecimiento”, dijo el profesor Howard Cedar. “En lugar de que todas las células se muevan a través del tiempo al mismo ritmo, el envejecimiento parece estar impulsado por células individuales que realizan la transición hacia un estado acelerado de envejecimiento. Eso ayuda a explicar por qué las enfermedades relacionadas con el envejecimiento suelen comenzar solo en un pequeño número de células antes de expandirse a un problema mayor”.
Los investigadores creen que los hallazgos podrían ayudar a los científicos a identificar las células más tempranas responsables de enfermedades relacionadas con la edad y, eventualmente, guiar estrategias para ralentizar -o incluso prevenir- los procesos biológicos que impulsan el envejecimiento.
El trabajo de investigación “Cell-to-cell variability and gain of methylation at polycomb CpG islands as a hallmark of aging”, ya está disponible en Nature Communications.
