Elegido como descubrimiento del año por la revista de referencia (Science) en la divulgación científica, la técnica de análisis y monitorización célula a célula de los organismos vivos abre la puerta a revoluciones encadenadas en medicina, bioquímica, biología y farmacia. Quizás la noticia que más esperanzas da a nuestra especie en años.

Creía el filósofo René Descartes que la mejor manera de entender algo era descomponiéndolo en sus partes más pequeñas, estudiarlas a fondo y luego reconstruir todo el sistema parte a parte para comprender el todo de forma global. Descartes convirtió en motor teórico de comprensión del mundo, desde un punto de vista materialista y de lógica estricta, lo que era parte del método científico tal y como lo entendemos hoy. La capacidad para, de una manera muy simple quizás a la hora de expresarlo, “desmontar y montar” cada cosa que existe es un gran salto para entender cómo se organiza el todo. Esa visión mecánica reduccionista, “cartesiana”, impera en la investigación científica, ya que permite establecer la organización del objeto de estudio y por lo tanto conocerlo mucho mejor. En 2018 la ciencia consiguió ese gran ojo cartesiano, literalmente célula a célula, un avance de investigación que la revista Science no dudó en considerar el mejor de todos, porque permite estudiar cualquier organismo biológico en sus partes más pequeñas y comprender cómo se organizan a nivel celular los seres vivos.

Si lo extrapolamos a una forma de divulgación más sencilla, podríamos denominar esta técnica como la construcción de un “Google Maps celular” de los seres vivos (frase repetida hasta la saciedad en los medios masivos para que pueda entenderse en qué consiste), incluyendo cualquier parte del organismo humano, lo que permite saber cómo es la estructura en ese nivel básico, qué tipo de células están involucradas, cómo se organizan entre ellas, su número, densidad y qué utilidad tienen esas partes para el todo. Permite estudiar célula a célula cada órgano, desde el hígado humano (se estima que para 2022 ya podría estar ese “mapa celular” completo, parte del proyecto ‘Atlas Celular Humano’) hasta el cerebro de un ratón. En realidad no se trata de un avance concreto, sino de un gran proyecto internacional iniciado en 2016 donde se enlazan investigadores de una gran red de centros científicos que se basan en la técnica de la “secuenciación de ARN de células individuales”, conocida desde 2013 pero que sólo ahora va a ser utilizada de forma masiva y con un fin concreto: “mapear” los órganos humanos de cara a aplicaciones médicas que irían desde la corrección de defectos a la reproducción e esos mismos órganos para trasplantes rápidos.

El sistema es enormemente complejo, pero en su aplicación relativamente sencillo: se elige una célula concreta, se establece qué genes están activos (para determinar qué puede hacer esa célula) y se cataloga por su misión biológica dentro del órgano. Son etiquetadas y monitorizadas para conocer mejor qué trabajo hace, qué es para el todo una vez que sabemos cómo es y qué hace. El mapeo es mucho más complejo, ya que después de este trabajo de laboratorio esa célula es estudiada en un plano tridimensional para saber cómo interactúa con otras células similares y (en especial) con el resto de células diferentes. De esta forma se establecen dos horizontes: uno básico, conocer cómo el embrión crea esas redes diversas para convertirse en un ser vivo completo, y otro aplicado, en especial con la vista puesta en la curación de enfermedades de origen celular, como el cáncer o el desarrollo de nuevos órganos.

El avance real es más cuantitativo que cualitativo: como hemos señalado, esta técnica existe desde principios de esta década, pero sólo se podían secuenciar un volumen limitado de células; el salto es geométrico, porque ahora se pueden analizar cientos de miles a la vez, lo que posibilita mapear y controlar organismos enteros y órganos humanos. O todavía más: descubrir nuevos tipos de células humanas (quizás haya más de 30.000 diferentes), porque todavía quedan muchas zonas oscuras en la compresión de nuestros propios cuerpos, con especial atención en el campo de la neurología, quizás la gran incógnita (aún en pañales, sugieren muchos) de la medicina moderna. El problema es que estas técnicas de investigación aún están a un nivel limitado, en especial en los seres humanos, por lo que todo queda en simulaciones de laboratorio donde se han proyectado incluso la reproducción de órganos vivos que podrían incluso ser sometidos a pruebas médicas y farmacológicas que no serían viables en individuos.

Una de las razones por las que Science ha consagrado su elección a este salto tecnológico en el laboratorio es por sus inmensas aplicaciones: tratamientos médicos ad hoc para cada individuo en función de su propia estructura celular, la expansión del conocimiento biológico de los seres vivos (especialmente el ser humano, donde hasta ahora creíamos que había unos pocos miles de células diferentes, y podrían ser decenas de miles), un futuro sistema de trasplantes sin listas de espera, la erradicación de la experimentación con animales (que gana peso éticamente con cada generación), nuevos fármacos… Porque la comprensión de la vida, en todas sus extensiones, es fundamental para el futuro de la medicina y para nuestra propia especie.

El escándalo de 2018: la niña modificada de He Jiankui

El pasado mes de noviembre el investigador genético chino He Jiankui hizo público su proyecto, al margen de las normas chinas, internacionales y universitarias, de monitorización del embarazo de unas niñas gemelas (Lulu y Nana) a las que modificaron su ADN para que, entre otras cosas, estén (en teoría, ojo, en teoría) protegidas contra el virus del Sida, entre otros cambios. Para lograrlo utilizó la técnica de edición genética llamada CRISPR, que permite mutar un gen concreto para mejorarlo. El laboratorio de la SUSTech en Shenzhen (Sur de China) es el marco de trabajo de este investigador, pero el propio gobierno chino no dio nunca la autorización para esta modificación: según informa la prensa del país, las autoridades empezaron una investigación al laboratorio por una decisión que no tenía luz verde administrativa. Y la propia universidad china se apresuró a comunicar que He Jiankui (en la foto inferior) está en excedencia y que tampoco sabía nada.

Según el relato de Jiankui, el padre de las niñas era un portador del virus del Sida que ansiaba tener hijos. La fecundación fue por inseminación artificial; ya con el embrión en sus primeros días de desarrollo, cuando se está combinando y recombinando el ADN, los investigadores inyectaron reactivos CRISPR que ejercen como si fueran “tijeras” moleculares que pueden alterar el orden de los genes, activándolos o desactivándolos. Esto último fue lo que hicieron con el gen CCR5, utilizado por el virus del Sida como llave para introducirse en el sistema inmunológico humano y desactivarlo. Supuestamente no tocaron nada más, y aseguran que no se han producido cambios en otros genes o mutaciones después del nacimiento. Si lo han conseguido estaríamos ante una de las primeras pruebas factibles de que la ingeniería genética va por un camino que, como en otras ocasiones con otros avances, si se regula y es tratado con escrúpulo ético puede ser muy útil. De lo contrario, estaremos ante una pesadilla que hasta ahora sólo habíamos visto en la ciencia-ficción, la de un nuevo Homo Sapiens salido de un laboratorio, idéntico pero no idéntico.

Los otros grandes avances del año 2018

En la lista de grandes saltos que hubo en 2018, y que anticipan las vías de desarrollo de este año también, hay desde la paleontología a la biomecánica, pasando por la inteligencia artificial y las matemáticas, sin olvidarnos de Marte, esa gran obsesión roja que nos consume a todos. Este año ya cerrado y empaquetado fue en el que se dató por fin la forma de vida con registro fósil más antigua registrada hasta la fecha, la Dickinsonia, de hace más de 560 millones de años, y de la que se supone casi todo pero nada está concretado, una mezcla entre primitivo ser celular o incluso un superliquen prehistórico. También la ciencia pudo establecer luz sobre una niña en las puertas de adolescencia que murió hace 50.000 años y que es el primer híbrido conocido entre Neandertal y Denisoviano, las dos especies homínidas paralelas al Sapiens y con los que nos fusionamos parcialmente antes de dar el salto a lo que somos hoy. Fue también el año en el que el fantasma de Skynet, real o no, avanzó un poquito mas por culpa de AlphaZero, un programa de inteligencia artificial de DeepMind (Google), capaz de ganar al ajedrez, el go y el shogi sin necesidad de aprendizaje previo a partir de humanos.

En la vía biomecánica el milagro de hacer andar a los paralíticos ya es real y por la vía tecnológica: gracias al implante de electrodos en la zona lumbar de la médula espinal tres parapléjicos lograron caminar de nuevo parcialmente en un estudio todavía en una fase inicial que podría ser común en la medicina de este mismo siglo. En las matemáticas la vía de conexión con la biología se hizo muy real con los Escutoides: mientras estudiaban cómo se organizaban las células embrionarias los investigadores de la Universidad de Sevilla descubrieron que las epiteliales se apilaban y estructuraban de una forma nunca antes vista, denominada escutoide, polimorfa y que permite en ensamblaje celular de forma eficiente. Y por supuesto Marte: ya sabíamos que había agua congelada bajo la superficie, pero la sonda Marx Express determinó por primera vez su existencia en estado líquido bajo la zona polar marciana, un paso previo para saber cómo explotar esos recursos hídricos para la más que segura colonización futura del planeta.

Fósil de Dickinsonia