Investigadores de diversas instituciones científicas han logrado desarrollar un mecanismo innovador inspirado en una proteína extraordinaria presente en los tardígrados, diminutos organismos considerados verdaderos maestros de la supervivencia en condiciones extremas. 

Esta prometedora tecnología biomédica podría llegar a proteger contra los devastadores efectos secundarios de la radioterapia en pacientes oncológicos y podría también resguardar a astronautas de la peligrosa radiación cósmica durante misiones espaciales prolongadas, transformando así un secreto evolutivo microscópico en una solución para desafíos médicos y espaciales de gran envergadura.

"Osos de agua": maestros de la supervivencia extrema

Los tardígrados —conocidos popularmente como "osos de agua" o "cerditos de musgo"— representan un prodigio evolutivo de resiliencia biológica. Con dimensiones inferiores al milímetro, estos organismos han desarrollado capacidades excepcionales para sobrevivir en condiciones que serían letales para casi cualquier otra forma de vida, incluyendo el vacío espacial. 

El secreto de su resistencia a la radiación está en la proteína Dsup ("Damage Suppressor" o "supresor de daños"), que actúa como escudo celular, preservando la integridad del ADN frente al bombardeo radiactivo.

Este avance fue logrado por un equipo internacional liderado por Ameya Kirtane, profesora de la Facultad de Medicina de Harvard y científica visitante del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT), junto con investigadores de la Universidad de Iowa, quienes han desarrollado un método innovador para aprovechar esta proteína en beneficio humano.

Radioterapia y sus efectos secundarios

La radiación es un componente crucial en el tratamiento del cáncer. Según un comunicado del MIT, alrededor del 60 % de todos los pacientes con cáncer en Estados Unidos reciben radioterapia como parte de su tratamiento. Sin embargo, este proceso puede causar efectos secundarios graves que van desde llagas en la boca hasta hemorragias rectales, haciendo que muchos pacientes rechacen o abandonen sus tratamientos.

"La radiación puede ser muy útil para muchos tumores, pero también reconocemos que los efectos secundarios pueden ser limitantes. Existe una necesidad insatisfecha de ayudar a los pacientes a mitigar el riesgo de dañar el tejido adyacente", explica Giovanni Traverso, profesor asociado de Ingeniería Mecánica del MIT y gastroenterólogo del Hospital Brigham and Women's.

Tecnología ARNm: clave para administrar la proteína Dsup

De acuerdo con los investigadores, la proteína Dsup de los tardígrados se une al ADN y lo protege de los daños inducidos por la radiación. El reto consistía en averiguar cómo introducir esta proteína en las células humanas de forma segura y efectiva. La solución: utilizar ARN mensajero (ARNm), la misma tecnología que se popularizó con las vacunas contra el COVID-19.

"Uno de los puntos fuertes de nuestro enfoque es que estamos utilizando un ARN mensajero, que solo expresa temporalmente la proteína, por lo que se considera mucho más seguro que algo como el ADN, que puede incorporarse al genoma de las células", explica Kirtane.

Los investigadores desarrollaron nanopartículas de polímero-lípido específicas para transportar el ARNm a diferentes tejidos: un diseño para el colon y otro para la cavidad bucal. Estas partículas actúan como vehículos que introducen el ARNm en las células, donde se utiliza temporalmente para producir la proteína Dsup antes de desintegrarse.

Para probar su eficacia, el equipo inyectó estas partículas en ratones horas antes de someterlos a una dosis de radiación similar a la que recibiría un paciente con cáncer. Los resultados fueron prometedores: en el grupo tratado en el recto, se observó una reducción del 50 % en la cantidad de roturas de ADN de doble cadena causadas por la radiación, mientras que el grupo tratado en la boca experimentó aproximadamente un tercio de las roturas en comparación con los controles sin protección.

Crucialmente, el efecto protector de la proteína Dsup no se extendía más allá del lugar de la inyección, lo que significa que no protegería al tumor de los efectos de la radiación, permitiendo que el tratamiento contra el cáncer siguiera siendo efectivo.

Del tratamiento del cáncer a la exploración espacial

Las aplicaciones potenciales de esta tecnología van más allá del tratamiento del cáncer. Los investigadores sugieren que también podría proteger contra los daños en el ADN causados por fármacos quimioterapéuticos. Y otra posible aplicación sería ayudar a los astronautas durante viajes espaciales de larga duración, como una misión a Marte, donde estarían expuestos a niveles peligrosos de radiación cósmica.

"Otra posible aplicación sería ayudar a prevenir los daños por radiación en los astronautas en el espacio", se lee en el comunicado del MIT.

Según los investigadores, los tardígrados pueden sobrevivir a dosis de radiación entre 2.000 y 3.000 veces superiores a las que un ser humano podría soportar, lo que convierte a Dsup en una herramienta potencial para la exploración espacial.

La investigación, publicada en la revista Nature Biomedical Engineering, es solo el comienzo. Como señala Science Alert, el estudio se realizó con muestras pequeñas y aún no se puede predecir cómo reaccionarán los cuerpos humanos a este tratamiento fundamentado únicamente en pruebas con células o ratones. Sin embargo, los resultados son suficientemente prometedores para justificar investigaciones adicionales.

Los investigadores planean desarrollar una versión de la proteína Dsup que no provoque una respuesta inmunitaria en humanos, ya que la proteína original de los tardígrados probablemente lo haría.

"Este estudio es muy prometedor y constituye una idea realmente novedosa que aprovecha los mecanismos naturales de protección contra el daño del ADN con el fin de proteger las células sanas durante los tratamientos de radiación contra el cáncer", afirma Ben Ho Park, director del Centro Oncológico Vanderbilt-Ingram, quien no participó en el estudio.

Una vez más, la naturaleza podría proporcionar la solución a algunos de nuestros problemas médicos y tecnológicos más complejos, esta vez en forma de un diminuto pero extraordinariamente resistente "oso de agua".

Editado por Felipe Espinosa Wang con información de MIT Nes, Nature Biomedical Engineering y Science Alert.