Cambiar el código bioeléctrico para modificar nuestro organismo 

En biología hablamos de regeneración cuando es posible restablecer la integridad estructural o fisiológica de tejidos, órganos o partes del cuerpo de un individuo previamente dañados o extirpados. El reino animal está lleno de ejemplos: los ajolotes, una salamandra mexicana, son capaces de regenerar hasta cinco veces consecutivas miembros y órganos completamente amputados. Los ciervos pueden regenerar el tejido óseo que forma sus astas, los apéndices ramificados de sus cabezas que mudan periódicamente después de la temporada de reproducción. 

En los humanos, el hígado es un órgano que puede volver a crecer después de una lesión. La piel y sus apéndices como las uñas y el cabello se renuevan y reparan constantemente. Y los niños pueden regenerar las yemas de los dedos si la lesión ocurre dentro de los primeros 7 a 11 años de vida. De manera similar, las ranas pueden regenerar sus colas y extremidades cuando están en la etapa de renacuajo, pero no en la edad adulta. Las salamandras, por otro lado, no solo pueden regenerar extremidades y colas si se les amputan, sino que, si se les quita una pata y luego se inserta la cola en lugar de la pierna, la cola se convierte en pata. 

Comprender las razones de la extrema variabilidad de estos fenómenos es uno de los objetivos de la medicina regenerativa, la rama que estudia formas de restaurar la integridad de tejidos y órganos. El conocimiento de estos mecanismos, de hecho, ofrece perspectivas muy interesantes y uno de los principales expertos en este campo es el biólogo ruso Michael Levin, Catedrático de Biología, Catedrático Distinguido de la Facultad de Filosofía y Letras y Catedrático de Ingeniería Biomédica de la Universidad Tufts, en Massachusetts, EE.UU. El profesor Levin participó en el Future Trends Forum dedicado a la Neurotecnología, organizado por la Fundación Innovación Bankinter. 

La importancia del código bioeléctrico 

Su trabajo se basa en el supuesto de que la información sobre el cuerpo humano no sólo está contenida en el ADN, sino que también está escrita en el código bioeléctrico que guía a las células en la construcción de los órganos. Al decodificarlo, podríamos inducir cambios en la forma y función de los organismos y la medicina podría encontrar nuevas maneras de tratar numerosas enfermedades, incluido el cáncer. 

Algunos experimentos realizados hace unos años por el grupo de investigación de Levin arrojaron resultados sorprendentes. Al reorganizar de forma desordenada y anormal las partes del cuerpo de unos renacuajos (la mandíbula a un lado, los ojos más arriba, las fosas nasales al otro lado: Levin y sus colegas las llaman «ranas Picasso»), al final los animales se convirtieron en ranas con caras casi normales. Esto demostraría que existe un sistema que no es solo un conjunto de movimientos programados sino que es capaz de “reducir el error entre lo que está sucediendo y lo que sabe que es una configuración correcta de la cara de una rana”, explicó Levin. Un proceso de toma de decisiones que implica respuestas flexibles a nuevas circunstancias, es decir, una definición totalmente plausible de ‘inteligencia’. 

La idea es que no solo las células del sistema nervioso, sino todas las células del cuerpo se comunican entre sí mediante señales eléctricas, como lo demuestran los estados eléctricos detectables en las primeras horas de desarrollo de los embriones de rana. «Básicamente, las células se comunican entre sí: quién será la cabeza, quién será la cola, quién será los ojos y el cerebro, etc.», dijo Levin. Es como si la bioelectricidad fuera el software que se ejecuta en el hardware celular definido por el genoma. Y es este software el que permite a los sistemas vivos completar objetivos específicos, como regenerar una extremidad. 

Modificar el desarrollo de los organismos sin intervenir en el genoma 

Comprender el ‘lenguaje’ basado en estas señales bioeléctricas nos daría acceso a los mecanismos de desarrollo de los organismos. En consecuencia, mediante la activación de determinados estímulos -pero sin necesidad de intervenir en el genoma, es decir, en el ‘hardware’- se podría inducir a las células a hacer algo completamente diferente de lo que habrían hecho según el patrón original. En otras palabras, podríamos aprovechar su inteligencia colectiva y orientarla para necesidades específicas. 

Entre los estudios más conocidos del biólogo se encuentran algunos basados ​​en una serie de experimentos con planarias, un género de platelmintos (gusanos planos) altamente regenerativos. Cuando las planarias se dividen en dos partes, les crece una nueva cola de la cabeza cortada y una nueva cabeza de la cola cortada. Los investigadores obtuvieron 279 piezas de una sola planaria, de las que se formaron otros tantos gusanos, porque cada pieza sabe qué parte falta y la reconstruye. Manipulando algunas pequeñas válvulas presentes en las membranas celulares (canales iónicos, proteínas que cruzan la membrana y controlan el flujo de iones que entran y salen de la célula), los científicos indujeron la formación de dos cabezas en una pieza intermedia de planaria, que de otro modo hubiera estado destinada a formar una cabeza y una cola. 

Lo que hicieron fue variar el potencial eléctrico del trozo de planaria, sin llegar a aplicar electricidad ni modificar el genoma. Lo lograron interviniendo el mismo sistema bioeléctrico utilizado por las células como una especie de internet intercelular. Al intervenir en las proteínas de los canales iónicos, explicó Levin, es como si hubieran “encendido y apagado pequeños transistores que cada célula utiliza de forma nativa para establecer este estado eléctrico”. De la misma manera es posible activar o desactivar un ‘mapa eléctrico’ diferente que lleve a la formación de dos cabezas y ninguna cola. 

Las perspectivas para la medicina  

La parte más sorprendente de estos experimentos es que al volver a dividir estos gusanos de dos cabezas se generaron más gusanos de dos cabezas. Por lo tanto, no recuperaron una especie de secuencia genómica por defecto, capaz de reproducir un gusano con cabeza y cola, sino que «la memoria del modelo según el cual estos animales se regeneraron después de haber sufrido el daño fue reescrita de una manera permanente”, subrayó Levin. 

Esto demostraría que la información sobre cómo deben regenerarse estos gusanos no se encuentra en el genoma sino en una «capa bioeléctrica adicional» que puede reescribirse sin recurrir a la edición genética. Aplicado también a los renacuajos, este método permitió inducir la formación de órganos perfectamente funcionales en lugares diferentes (un ojo en la zona del estómago) de los que se esperan en un desarrollo normal. 

Para modificar los objetivos preestablecidos a nivel bioeléctrico y conseguir otros nuevos, el científico dijo que «no necesitamos saber cómo hacer un ojo entero, ni preocuparnos de controlar las dimensiones y obtener exactamente el número correcto de células, aprovechamos la ventaja de la modularidad del control de arriba hacia abajo y la capacidad, muy similar a otras inteligencias colectivas -como las de las hormigas y las termitas-, de escalar su actividad reclutando vecinos cuando sea necesario para lograr objetivos específicos». 

En el futuro, según Levin, un conocimiento profundo de este ‘software fisiológico’ del cuerpo basado en determinados patrones eléctricos reescribibles, podría conducir a la construcción de órganos complejos. Esto abriría enormes perspectivas en biomedicina, ya que «la mayoría de los problemas (defectos congénitos, enfermedades degenerativas, envejecimiento, lesiones traumáticas e incluso cáncer) se reducen a una sola cosa: las células no están construyendo lo que uno quisiera que construyeran». Aunque algunos científicos se muestran escépticos, si bien reconocen el papel de los impulsos eléctricos en el desarrollo celular, es un camino muy prometedor. Y vale la pena intentar recorrerlo.