Klara, un pez transparente para la investigación sobre el envejecimiento

pez transparente Klara
Al inactivar simultáneamente tres genes importantes para la pigmentación en el killis turquesa (Nothobranchius furzeri), se hace posible una vista del interior del pez. Un pez macho de la línea klara transparente (arriba) comparado con un macho de tipo salvaje. (Foto: FLI / Kerstin Wagner)

Las células senescentes son células que ya no se dividen

La pigmentación corporal de un organismo está provocada por sustancias y estructuras colorantes que se encuentran en las células de la piel, el pelo, las plumas o las escamas, por ejemplo. Esta pigmentación limita considerablemente las investigaciones de importantes procesos dentro de un organismo vivo (in vivo). Para proporcionar una vista detallada del cuerpo vivo, los científicos han utilizado organismos modelo transparentes.

Los modelos de peces transparentes generados con éxito, como el pez cebra o el medaka (pez arroz japonés), ya se están utilizando en la investigación del cáncer. La esperanza de vida de hasta cinco años en el pez cebra o dos años en el medaka ha limitado en gran medida el uso de esas especies en la investigación del envejecimiento, ya que hace que dichas investigaciones sean demasiado largas y costosas.

Investigadores del Instituto Leibniz sobre el Envejecimiento—Instituto Fritz Lipmann (FLI) en Jena ahora lograron generar un pez killis transparente (Nothobranchius furzeri), llamado klara, utilizando la tecnología CRISPR/Cas9. Con una vida útil de solo un año como máximo, klara facilita los estudios in vivo de los procesos relacionados con la edad. Esto significa que los nuevos hallazgos sobre el papel y la función de las células se pueden investigar de manera mucho más exhaustiva y detallada en el futuro.

Pez killi turquesa: un modelo animal en la investigación sobre el envejecimiento

"En los últimos años, hemos establecido con éxito al pez killis turquesa, que proviene originalmente del este de África y se conoce en alemán como la espléndida carpa terrestre turquesa, debido a su hermosa y llamativa coloración, como un nuevo organismo modelo en la investigación del envejecimiento en nuestro instituto", informa el profesor Christoph Englert, líder del grupo de investigación en el Instituto Leibniz sobre el Envejecimiento—Instituto Fritz Lipmann (FLI) en Jena y profesor de Genética Molecular en FSU Jena.

"Con una vida máxima de hasta un año, este pez es hasta ahora el vertebrado de menor vida que se puede mantener en el laboratorio. Además, es genéticamente similar a los humanos, envejece extremadamente rápido y muestra los signos típicos del envejecimiento, lo que lo hace muy interesante para la investigación del envejecimiento”, añade el profesor Englert.

Con la secuenciación completa del genoma de N. furzeri en el FLI, se ha creado una base importante para futuros análisis: la capacidad de activar y desactivar específicamente los genes y, por lo tanto, aprender sobre la influencia de los genes individuales en el envejecimiento o en relación con las enfermedades relacionadas con el envejecimiento.

Inactivación de la pigmentación mediante CRISPR/Cas9

"En el killis turquesa, hay tres tipos de células pigmentarias que son responsables de la hermosa coloración del pez", explica el Dr. Johannes Krug, un postdoctorado en el Grupo de Investigación Englert.

"La disponibilidad de la secuencia del genoma de los killis nos dio la oportunidad de investigar si los métodos de edición del genoma específicos de la secuencia, como CRISPR/Cas9, podría usarse para inactivar los genes responsables de la pigmentación del cuerpo para obtener un pez transparente para su uso en la investigación del envejecimiento. Estos estudios fueron el enfoque principal de mi tesis de doctorado en la FLI".

'Klara': el killis transparente

pez transparente KlaraCRISPR/Cas9 es un método de biología molecular que se puede utilizar para inactivar o modificar genes de una manera específica de secuencia, como si se cortaran con unas tijeras. Al aplicar este método, los investigadores de Jena lograron desactivar los genes responsables de la pigmentación de los peces, generando así por primera vez un killis transparente. La línea de pez transparente, que los investigadores llamaron klara ("klar" es la palabra alemana para "claro"), ahora les da a los investigadores una visión clara de los órganos internos y su desarrollo dentro de un animal vivo.

La línea de peces transparente actualmente comprende alrededor de 200 animales en el FLI, tanto machos como hembras, que ahora se pueden utilizar en numerosos proyectos de investigación de envejecimiento.

¿Qué papel juegan las células senescentes en el proceso de envejecimiento?

"Nuestro pez transparente tiene un gran potencial para la investigación del envejecimiento y abre una amplia gama de aplicaciones completamente nuevas. En mi grupo, la nueva línea de pez transparente ya se está utilizando para estudios in vivo de células senescentes", informa el profesor Englert. Las células senescentes son células que ya no se dividen y que afectan a las células y tejidos circundantes al liberar constantemente factores proinflamatorios. Hasta el momento, se sabe poco sobre el papel y la función de esas células.

Se sabe que en humanos, pero también en ratones o killis, el número de células senescentes aumenta con la edad, provocando una especie de inflamación permanente en el cuerpo durante el proceso de envejecimiento. Por lo tanto, la eliminación selectiva de células senescentes podría contribuir a mejorar la salud o incluso ralentizar el proceso de envejecimiento. Por lo tanto, la investigación y el desarrollo de sustancias conocidas como senolíticos, que pueden eliminar eficazmente las células senescentes del cuerpo, es de gran interés no solo para la industria farmacéutica y antienvejecimiento, sino también para la investigación del envejecimiento.

"Con la línea klara, ahora podemos investigar el papel de las células senescentes en el organismo vivo a nivel molecular. Al etiquetarlos con fluoróforos y luego examinarlos bajo un microscopio de fluorescencia, podemos saber dónde aparecen en el cuerpo y si posiblemente están agrupados en ciertos lugares, y qué efectos tiene su eliminación en las células y tejidos circundantes", dice el Dr. Krug, destacando las ventajas de klara. Esto conducirá a nuevos conocimientos sobre el papel y la función de esta población celular particular durante el envejecimiento.

El estudio actual se ha publicado ahora en eLife: Generation of a transparent killifish line through multiplex CRISPR/Cas9mediated gene inactivation

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