Regeneración de tejidos. Entrevista a Osvaldo Chara

Luis Pugnaloni. Dpto. Ing. Mecánica, UTN-Fac. Reg. La Plata.

Osvaldo Chara trabaja en el Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos (CONICET-UNLP) en La Plata. Desde hace unos años coopera con colegas de Alemania, Suiza, EEUU y España en un proyecto que tiene como objetivo comprender el proceso de regeneración de tejidos en especies con capacidad de crecer un miembro amputado. Además del interés académico de una capacidad tan peculiar de algunos seres (como las salamandras), resulta esencial comprender estos mecanismos para nuevos tratamientos médicos que se basan en la regeneración de tejidos para tratar diversas enfermedades o sus secuelas. Recientemente Osvaldo publicó un artículo en la revista Science con un valioso avance en la comprensión del proceso de regeneración (ver aquí).

- La ciencia ficción siempre inspira. Sé que te apasionan los comics ¿estudiás este problema de regeneración motivado por historias fantásticas de seres extraterrestres que pueden recuperar partes de su cuerpo luego de una amputación? - Es cierto que me gustan los comics, o historietas como decimos en Argentina. Un buen ejemplo en esa dirección es Spiderman. Uno de los enemigos del hombre araña es, precisamente, the lizard (conocido en estas latitudes como el lagarto). Originalmente, este villano era un biólogo que precisamente investigaba la habilidad que ciertos reptiles tienen para regenerar sus patas, motivado por la ausencia de su brazo derecho. Él va a inyectarse un suero extraído de un lagarto para poder regenerar su brazo. Infortunadamente eso lo transforma en un monstruo.

De todas formas, la motivación por la cual comencé a interesarme en estos temas fue más bien por azar. En la época en que estaba haciendo mi tesis doctoral, en la UBA, me contactó un médico cirujano (el Dr. Daniel Wainstein del Hospital Tornu) que estaba lidiando con un problema relacionado con el daño de tejidos. Él estaba trabajando en un método que implicaba aplicación de vacío, lo cual implicaba algún conocimiento de física, así que lo llamo por teléfono al Prof. Mario Parisi, que es un referente en la biofísica argentina. Yo estaba, de casualidad, en la misma oficina de Mario, discutiendo con él sobre la física de un problema de transporte de agua. Cuando Mario entendió que se precisaba alguien que supiera de “presiones”, me mira a mí y le dice al interlocutor que tiene que hablar conmigo.

Así comencé a interiorizarme en este tipo de trabajos. Por lo demás, me dedico a hacer modelos matemáticos de sistemas biológicos complejos. La regeneración de tejidos es un excelente ejemplo de estos últimos.

- ¿Qué seres de nuestro mundo real pueden regenerar partes de su cuerpo? - Si bien no todas las especies pueden regenerar, hay algunas que no están necesariamente cerca filogenéticamente que si pueden hacerlo. Entre ellas podes encontrar Hydra, Axolotl, Planaria. A su vez hay animales que, en ciertos periodos embrionarios pueden regenerar una parte de su cuerpo. Un ejemplo de estos es la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster).

- En tu artículo se dice algo sobre que las células de las yemas de los dedos son diferentes a las del resto del brazo. ¿Entendí bien? ¿Eso pasa en los humanos o en todos los seres con dedos? ¿Hay otras partes del cuerpo con células así? - En las células de las patas de los animales se manifiesta una propiedad que podríamos llamar “distalización”. Si la célula se encuentra más lejos del hombro (más distal), esta propiedad se intensifica. Esencialmente, esta propiedad se ve reflejada en la expresión de una serie de genes (o sea por la generación o no de ciertas proteínas codificadas en esos genes). Esto sucede en los miembros de diversos animales, incluido el hombre.

- En tu artículo aparece mucho la palabra "blastema" ¿Qué es eso? - Primero valdría la pena entender que las células pueden ser más o menos diferenciadas. Cuando una célula es poco diferenciada, puede reproducirse mucho y no se especializa en una función determinada. Un ejemplo de esto son las células madre (o stem cells, en la literatura angloparlante). Las células más diferenciadas pierden un poco la capacidad de reproducirse y se especializan en determinadas funciones. Ejemplos de estas son las neuronas, los glóbulos rojos, etc.

Cuando se amputa la pata de un Axolotl, las células de los tejidos que formaban pate de la pata a la altura de la amputación (musculo, piel, etc.) están bastante diferenciadas. Al amputar, estas células se de-diferencian y forman células poco diferenciadas como las células madre y se cubren por otras que forman una capa de células epiteliales. Todo esto (las células de-diferenciadas y la capa que las rodea) es lo que se conoce como blastema.

- Si me lastimo superficialmente generalmente se me forma una cicatriz, ¿es diferente este proceso de la regeneración de una cola completa de una salamandra? ¿Por qué? - Bueno, la respuesta corta es que no lo sabemos. Es cierto que cuando un humano se lastima en la piel, por ejemplo, en la herida se desencadena el proceso de cicatrización. Una hipótesis que concebimos es que el proceso de regeneración de alguna manera apareció tempranamente en la evolución y que luego desapareció. Lo cierto es que los procesos regenerativos son muy costosos, así que, tal vez, la cicatrización es una suerte de solución de compromiso evolutivo que especies como la nuestra tienen.

- Entiendo que tu trabajo demuestra finalmente que el mecanismo de regeneración de una pata para una salamandra mexicana (el axolotl) es uno de los dos que se han propuesto en forma teórica (especificación progresiva versus intercalación de segmentos). ¿Podrías explicar estos dos mecanismos teóricos? - En el desarrollo normal de un brazo nuestro, o en el caso de un Axolotl, de una pata, las células van adquiriendo identidades desde el tronco hacia afuera (del hombro a los dedos). Se van haciendo progresivamente más “distales”, como te decía antes. En los procesos regenerativos de la pata de un Axolotl, esto es, luego de amputarlo, se creía que el mecanismo que operaba era de intercalación. De acuerdo a este mecanismo, las células cercanas a la zona de amputación, adquirían una característica extremadamente distal. En otras palabras, se transformaban en células típicas de los dedos.

Entonces, la vecindad entre las células inmediatamente cercanas a estas, y estas células típicas de los dedos recién formadas inducia que las primeras se reproduzcan rápidamente y vayan adquiriendo características intermedias entre ambos tipos de células, es decir “intercalen”. El mecanismo alternativo, que encontramos nosotros, es que las células cercanas a la zona de amputación van, gradualmente, adquiriendo características más distales.

- ¿Cuál fue tu trabajo dentro del equipo de investigación? ¿Qué formación tuviste para poder hacer este tipo de cosas? - Nosotros participamos en distintas áreas relacionadas con lo que hoy se llama biología de sistemas. Esencialmente hicimos análisis de datos experimentales, que incluye análisis estadístico así como análisis de imágenes, y modelado matemático. Mi formación es la que me brindo la universidad pública argentina, tanto la Universidad de Buenos Aires como la Universidad Nacional de la Plata. Estudié farmacia, bioquímica y física cuando era joven y luego hice un doctorado en biofísica seguido de un postdoctorado en física.

Si bien comencé el doctorado trabajando en biofísica y fisiología experimental, rápidamente me di cuenta que lo que realmente me encanta es hacer modelado matemático. Pero mi formación experimental previa me es fundamental para trabajar en combinación con grupos experimentales. Por eso, el trabajo de modelado en biología de sistemas lo pensamos de forma de involucrarnos fuertemente con la problemática biológica que estamos estudiando, tanto desde el punto de vista de la pregunta y el marco epistemológico de esta como desde el punto de vista de las técnicas experimentales empleadas.

- ¿Qué te gustaría comprender sobre la regeneración de tejidos que imaginás que puede tomar 10 o 20 años en llegar a dilucidarse? - Las preguntas que nos gustaría responder en ese plazo están relacionadas con la posición evolutiva de los procesos regenerativos así como el vínculo que estos procesos tengan con otros procesos de la fisiología de estos animales. Está claro que no todos los animales pueden regenerar, ¿por qué hay animales que pueden regenerar y otros, como los humanos, que no pueden hacerlo? ¿Será que el proceso de regeneración apareció más temprano en la evolución luego se perdió, como te mencionaba antes? ¿La regeneración se produce mediante un mecanismo único compartido por las especies que te mencionaba antes?

- ¿Cuáles serán tus siguientes pasos en esta línea de investigación? - Nuestra propuesta es modelar los procesos regenerativos que tienen lugar en los distintos animales capaces de hacerlo. Para ello tenemos que desarrollar modelos que sean capaces de reproducir datos experimentales obtenidos hasta el presente y hacer predicciones que sean contrastadas por nuestros colaboradores experimentales. Todo esto implica un trabajo importante, imagínate que el descubrimiento oficial de que un animal, la Hydra puede regenerar se lo debemos a Abraham Trembley en 1744. Luego, trataremos de ver si estos modelos pueden clasificarse de forma de identificar características que apunten a un mecanismo común o no y al mismo tiempo, trataremos de identificar si hay una línea temporal evolutiva subyacente.

- ¿Cuáles serán tus siguientes pasos en cuanto a tu carrera profesional? - Me apasiona la ciencia y la docencia en la frontera entre la biología y la física. Planeo seguir encaminando mis pasos a seguir trabajando en problemas localizados en esta frontera y dar clases en alguna universidad para entusiasmar más gente en el camino. Como hace poco que volví al país, está claro que seguiré haciendo este tipo de trabajo científico, porque el CONICET siempre me abrió sus puertas. Sera cuestión de encontrar una Universidad a la que también le interese este tipo de investigación y docencia.