Hace más de 50 años, coincidiendo con el nacimiento de la nueva era de la genética molecular, que los científicos llevan tratando de aislar células de mamífero haploides –aquellas con un único set de cromosomas–. Se trata de una herramienta muy potente para la identificación de genes asociados a alguna función celular. En la última década, varios investigadores han conseguido finalmente desarrollar en el laboratorio líneas animales haploides.

Sin embargo, dichas líneas celulares son inestables y tienden a recuperar rápidamente su número de cromosomas normales. Ahora, científicas del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) han conseguido identificar compuestos químicos que permiten el mantenimiento de líneas de mamífero haploides estables. Los resultados se publican en el último número de la revista Cell Reports.

Con la excepción de espermatozoides y óvulos, las células humanas cuentan con dos juegos de cromosomas, uno de cada progenitor. Sin embargo, los organismos vivos con un solo set de cromosomas son extremadamente útiles en investigación.

“Al tener un solo set de cromosomas, es mucho más fácil hacer estudios genéticos ya que solo tienes que modificar una sola copia del gen para ver sus efectos en el organismo”, explica Óscar Fernández-Capetillo, jefe del Grupo de Inestabilidad Genómica en el CNIO y líder del trabajo.

Para el rastreo de genes en mamíferos, y ante la imposibilidad de conseguir células haploides, los investigadores han utilizado herramientas alternativas como el ARN interferente. No obstante, estas estrategias provocan efectos inespecíficos que complican la investigación.

A lo largo de los últimos años se han conseguido aislar líneas celulares haploides de mamífero: primero, se obtuvo una línea prácticamente haploide humana a partir de un paciente con leucemia; pocos años después, se desarrollaron métodos para obtener líneas celulares haploides embrionarias en varios mamíferos, incluyendo humanos. En todos los casos, los cultivos animales haploides son muy inestables y son rápidamente colonizados por células con un contenido normal de cromosomas.

“Hace dos años describimos que las células haploides activan mecanismos de muerte celular a través de la proteína p53, lo que hace que poco a poco vayan desapareciendo de los cultivos”, afirma Fernández-Capetillo. “Estos resultados explican por qué es tan difícil mantener células animales haploides en el laboratorio”. 

Rastreo químico de entre más de mil compuestos

Los investigadores han realizado un rastreo químico de entre más de mil compuestos para identificar aquellos capaces de seleccionar células haploides frente a aquellas que tienen un mayor número de cromosomas. Entre otros, el estudio ha desvelado cómo un precursor del taxol (compuesto ampliamente utilizado en el tratamiento del cáncer) –el DAB (10-desacetil-bacatina III)– hace que las células haploides crezcan mejor que las diploides y desplacen a las diploides en los cultivos celulares.

“Este compuesto actúa sobre los microtúbulos de la célula, que son los que conducen los cromosomas durante la división celular. Cuando con el DAB alteramos los microtúbulos, las células con un mayor número de cromosomas sufren más que las que tienen menos”, apuntan los autores.

De hecho, los investigadores describen que este efecto no está restringido a las células haploides, ya que en presencia de DAB las células tetraploides (con cuatro juegos de cromosomas) también sufren más que las diploides (con dos). Dicho de otro modo, esta estrategia permite de manera general seleccionar en cultivo aquellas células con un menor número de cromosomas.

Independientemente de su utilidad para la investigación con células animales haploides, este estudio también tiene una implicación en el campo de la oncología ya que los efectos del DAB se podían reproducir con pequeñas dosis del agente antitumoral taxol.

Además, puesto que estudios genómicos recientes han mostrado que hasta un 37 % de los tumores presenta ganancias de juegos enteros de cromosomas (poliploidía), los investigadores proponen que el taxol podría ser más eficaz en eliminar aquellos tumores que tienen cromosomas en exceso. De ahí que “este estudio puede ayudar a identificar aquellos pacientes oncológicos que se beneficiarían en mayor medida de un tratamiento con taxanos”, concluye Fernández-Capetillo.

Referencias bibliográficas: A chemical screen identifies compounds capable of selecting for hapolidy in mammalian cells. Teresa Olbrich et al (Cell Reports, 2019). DOI: 10.1016/j.celrep.2019.06.060