Cient\u00edficos de la Universidad de Colorado en Boulder (CU Boulder) y la Universidad de Princeton han empleado, por primera vez, una herramienta utilizada a menudo en geolog\u00eda para detectar las huellas at\u00f3micas del c\u00e1ncer. En un caso en el que la medicina se encuentra con las ciencias de la Tierra, los investigadores descubrieron que las c\u00e9lulas cancerosas pueden estar formadas por una variedad de \u00e1tomos de hidr\u00f3geno diferente a la del tejido sano. Los hallazgos podr\u00edan brindar a los m\u00e9dicos nuevas estrategias para estudiar c\u00f3mo crece y se propaga el c\u00e1ncer e incluso, alg\u00fan d\u00eda, podr\u00edan conducir a nuevas formas de detectar el c\u00e1ncer en sus primeras etapas en el cuerpo. El equipo, dirigido por la geoqu\u00edmica Ashley Maloney de CU Boulder, public\u00f3 los hallazgos en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias.<\/p>\n\n\n\n
“Este estudio a\u00f1ade una capa completamente nueva a la medicina, d\u00e1ndonos la oportunidad de observar el c\u00e1ncer a nivel at\u00f3mico”, dijo Maloney, investigador asociado del Departamento de Ciencias Geol\u00f3gicas.<\/p>\n\n\n\n
Explic\u00f3 que en la naturaleza, el hidr\u00f3geno se presenta en dos sabores principales, o is\u00f3topos. Algunos \u00e1tomos de hidr\u00f3geno, llamados deuterio, son un poco m\u00e1s pesados, mientras que otros, normalmente conocidos simplemente como hidr\u00f3geno, son un poco m\u00e1s ligeros. En la Tierra, los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno superan en n\u00famero a los de deuterio en una proporci\u00f3n de aproximadamente 6.420 a uno.<\/p>\n\n\n\n
Durante d\u00e9cadas, cient\u00edficos de diversos campos han recurrido a la distribuci\u00f3n natural de estos \u00e1tomos para revelar pistas sobre la historia de nuestro planeta. Los cient\u00edficos del clima, por ejemplo, examinan los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno atrapados en el hielo de la Ant\u00e1rtida para inferir qu\u00e9 tan caliente o fr\u00eda era la Tierra hace cientos de miles de a\u00f1os.<\/p>\n\n\n\n
En el nuevo estudio, Maloney y sus colegas se preguntaron: \u00bfPodr\u00edan esos mismos \u00e1tomos diminutos proporcionar pistas sobre la vida de organismos biol\u00f3gicos complejos?<\/p>\n\n\n\n
Para averiguarlo, el equipo cultiv\u00f3 cultivos de c\u00e9lulas de h\u00edgado de levadura y de rat\u00f3n en el laboratorio y luego analiz\u00f3 sus \u00e1tomos de hidr\u00f3geno. El equipo descubri\u00f3 que las c\u00e9lulas que crecen muy r\u00e1pido, como las c\u00e9lulas cancerosas, contienen una proporci\u00f3n muy diferente de \u00e1tomos de hidr\u00f3geno frente a \u00e1tomos de deuterio. Piense en ello como si el c\u00e1ncer dejara una huella digital en el pomo de la puerta de la escena de un crimen.<\/p>\n\n\n\n
La investigaci\u00f3n a\u00fan se encuentra en sus primeras etapas y el equipo no est\u00e1 seguro de c\u00f3mo podr\u00eda aparecer o no esta se\u00f1al en los cuerpos de pacientes con c\u00e1ncer reales. Pero el potencial podr\u00eda ser grande, afirm\u00f3 Sebastian Kopf, coautor del estudio y profesor asistente de ciencias geol\u00f3gicas.<\/p>\n\n\n\n
“Las posibilidades de supervivencia son mucho mayores si se detecta el c\u00e1ncer a tiempo”, afirm\u00f3 Kopf. “Si esta se\u00f1al isot\u00f3pica es lo suficientemente fuerte como para poder detectarla mediante algo como un an\u00e1lisis de sangre, eso podr\u00eda dar una pista importante de que algo anda mal”.<\/p>\n\n\n\n
El metabolismo del c\u00e1ncer. “En los seres humanos, si un atleta se desempe\u00f1a m\u00e1s all\u00e1 de su l\u00edmite aer\u00f3bico, sus m\u00fasculos tambi\u00e9n comenzar\u00e1n a fermentar, lo que no utiliza ox\u00edgeno”, dijo Kopf. “Eso te da un r\u00e1pido impulso de energ\u00eda”.<\/p>\n\n\n\n Resulta que muchas c\u00e9lulas cancerosas tambi\u00e9n impulsan su crecimiento mediante una estrategia similar de enriquecimiento r\u00e1pido. Los cient\u00edficos llevan mucho tiempo buscando m\u00e1s formas de rastrear estos cambios metab\u00f3licos en las c\u00e9lulas cancerosas. Maloney, quien dirigi\u00f3 el nuevo estudio como becaria posdoctoral Harry Hess en Princeton, y su asesor Xinning Zhang desarrollaron una idea: rastrear el hidr\u00f3geno.<\/p>\n\n\n\n Dentro de la celda “\u00c9l elimina las c\u00e9lulas cancerosas de la piel de las personas todo el tiempo”, dijo Maloney. “Me preguntaba en qu\u00e9 se diferenciaba el metabolismo de esas c\u00e9lulas del de las c\u00e9lulas que crec\u00edan junto a ellas”.<\/p>\n\n\n\n Para comprender esa pregunta, es \u00fatil saber, en primer lugar, c\u00f3mo termina el hidr\u00f3geno en las c\u00e9lulas. En algunos casos, esos \u00e1tomos provienen de una enzima dif\u00edcil de pronunciar, pero de importancia cr\u00edtica, conocida como nicotinamida adenina dinucle\u00f3tido fosfato (NADPH). Entre sus muchas funciones en las c\u00e9lulas, el NADPH recolecta \u00e1tomos de hidr\u00f3geno y luego los pasa a otras mol\u00e9culas en el proceso de producci\u00f3n de \u00e1cidos grasos, un componente importante para la vida.<\/p>\n\n\n\n Sin embargo, el NADPH no siempre se obtiene del mismo grupo de hidr\u00f3geno. Investigaciones anteriores dirigidas por Zhang y centradas en bacterias sugirieron que, dependiendo de lo que est\u00e9n haciendo otras enzimas en una c\u00e9lula, el NADPH a veces puede utilizar diferentes is\u00f3topos de hidr\u00f3geno con mayor o menor frecuencia.<\/p>\n\n\n\n Lo que plante\u00f3 la pregunta: si el c\u00e1ncer reconfigura el metabolismo de una c\u00e9lula, \u00bfpodr\u00eda tambi\u00e9n alterar la forma en que el NADPH obtiene su hidr\u00f3geno, alterando en \u00faltima instancia la composici\u00f3n at\u00f3mica de una c\u00e9lula?<\/p>\n\n\n\n Ventana al c\u00e1ncer “Cuando comenzamos el estudio, pens\u00e9: ‘Oh, tenemos la oportunidad de ver algo interesante'”, dijo Maloney. “Termin\u00f3 creando una se\u00f1al enorme, que no esperaba”.<\/p>\n\n\n\n Las c\u00e9lulas de levadura fermentadas, del tipo que se parecen al c\u00e1ncer, conten\u00edan aproximadamente un 50% menos de \u00e1tomos de deuterio en promedio que las c\u00e9lulas de levadura normales, un cambio sorprendente. Las c\u00e9lulas cancerosas mostraron una escasez similar, aunque no tan fuerte, de deuterio.<\/p>\n\n\n\n Zhang, autora principal del estudio y profesora asistente de geociencias en Princeton, perdi\u00f3 a su propio padre a causa del c\u00e1ncer. Tiene la esperanza de que alg\u00fan d\u00eda los resultados puedan ayudar a familias como la suya.<\/p>\n\n\n\n “Desafortunadamente, el c\u00e1ncer y otras enfermedades son un tema muy importante en la vida de muchas personas. Ver los datos de Ashley fue un momento especial y profundo”, dijo Zhang. “Signific\u00f3 que una herramienta utilizada para rastrear la salud planetaria tambi\u00e9n podr\u00eda aplicarse para rastrear la salud y la enfermedad en formas de vida, con suerte alg\u00fan d\u00eda en los humanos. Al crecer en una familia desafiada por el c\u00e1ncer, espero ver que esta \u00e1rea se expanda”.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>El estudio se centra en un concepto que ha intrigado a los investigadores del c\u00e1ncer durante a\u00f1os: el metabolismo. En condiciones normales, las c\u00e9lulas de organismos como las levaduras y los animales generan energ\u00eda mediante un proceso llamado respiraci\u00f3n, en el que absorben ox\u00edgeno y liberan di\u00f3xido de carbono. Pero esa no es la \u00fanica manera de subir el nivel de az\u00facar. Las colonias de levadura de panader\u00eda (Saccharomyces cerevisiae<\/em>), por ejemplo, pueden producir energ\u00eda mediante la fermentaci\u00f3n, en la que los organismos descomponen los az\u00facares sin ayuda del ox\u00edgeno y producen alcohol. Es el mismo proceso que te da la cerveza.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>En la actualidad, Maloney administra el Laboratorio de Is\u00f3topos Estables de Sistemas Terrestres de CU Boulder, una de las m\u00e1s de 20 instalaciones principales del campus. Como estudiante de posgrado, explor\u00f3 los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno en algas de islas tropicales. Su trabajo actual se inspir\u00f3 en una fuente poco probable: su padre, un dermat\u00f3logo.<\/p>\n\n\n\n
<\/strong>Para comenzar a descubrirlo, los investigadores instalaron frascos llenos de florecientes colonias de levadura en laboratorios de Princeton y CU Boulder. Por otra parte, los bi\u00f3logos de Princeton realizaron un experimento con colonias de c\u00e9lulas hep\u00e1ticas de rat\u00f3n sanas y cancerosas. Luego, los investigadores extrajeron los \u00e1cidos grasos de las c\u00e9lulas y utilizaron una m\u00e1quina llamada espectr\u00f3metro de masas para identificar la proporci\u00f3n de \u00e1tomos de hidr\u00f3geno en su interior.<\/p>\n\n\n\n