Hay especies animales que son capaces de regenerar miembros perdidos en batalla o accidentes. Poder replicar ese mecanismo de sustitución biológico ha sido por siglos un anhelo de los humanos.
En 2013 el científico James Godwin descubrió que un tipo de glóbulo blanco llamado macrófago es esencial para la regeneración de las extremidades en el ajolote, una salamandra mexicana que es la campeona de la regeneración de la naturaleza.
Sin los macrófagos, que son parte del sistema inmunológico, no se produjo la regeneración. En lugar de regenerar una extremidad, el ajolote formó una cicatriz en el sitio de la lesión, que actuó como una barrera para la regeneración, tal como lo haría en un mamífero como un ratón o un ser humano. En términos de capacidad regenerativa, Godwin había convertido a la salamandra en un mamífero. En un estudio de seguimiento de 2017, descubrió que lo mismo ocurre con el tejido cardíaco.
Ahora, en un estudio que se basa en su investigación anterior, Godwin ha identificado el origen de los macrófagos pro-regenerativos en el axolotl como el hígado. Al proporcionar a la ciencia un lugar para buscar macrófagos pro-regenerativos en humanos, el hígado, en lugar de la médula ósea, que es la fuente de la mayoría de los macrófagos humanos, el hallazgo allana el camino para las terapias de medicina regenerativa en humanos.
Aunque la perspectiva de volver a crecer una extremidad humana puede ser poco realista a corto plazo debido a la complejidad de una extremidad, las terapias de medicina regenerativa podrían emplearse potencialmente a corto plazo en el tratamiento de muchas enfermedades en las que la cicatrización juega un papel patológico, incluido el corazón, enfermedad pulmonar y renal, así como en el tratamiento de las cicatrices en sí, por ejemplo, en el caso de víctimas de quemaduras.
“En nuestra investigación anterior, encontramos que la curación sin cicatrices depende de un solo tipo de célula, el macrófago”, dijo Godwin. “Este hallazgo significa que tenemos una manera de entrar. Si los axolotl pueden regenerarse teniendo un solo tipo de célula como su guardián, entonces tal vez podamos lograr una curación sin cicatrices en los humanos al poblar nuestros cuerpos con un tipo de célula guardiana equivalente, que se abriría la oportunidad de la regeneración”.
El artículo sobre la investigación de Godwin, titulado “Identificación del hígado hematopoyético adulto como reserva principal para el reclutamiento de macrófagos pro-regenerativos necesarios para la regeneración de las extremidades de salamandra”, se publicó recientemente en la revista Frontiers in Cell and Developmental Biology.
El papel de la reparación sin cicatrices
Si el proceso de regeneración en el lugar de una lesión se puede comparar con una fiesta, una analogía que Godwin usa a menudo, su investigación ha revelado la categoría de invitado que asiste y, ahora, de dónde vienen los invitados y cómo y cuándo llegan allí. El siguiente paso será precisar sus identidades específicas, o como él dice, los “sabores” de los macrófagos necesarios para la regeneración, y cómo interactúan con otros huéspedes.
Esa investigación girará en torno al estudio de la cicatrización o fibrosis, que en los mamíferos adultos bloquea la regeneración a través de su efecto sobre la función e integridad de los tejidos.
Aunque queda por ver si lograr una curación sin cicatrices en los mamíferos permitirá que prosiga la regeneración (también pueden estar involucrados otros procesos), Godwin cree que ese puede ser el caso. Debido a que los mamíferos ya poseen la maquinaria para la regeneración (los ratones jóvenes pueden regenerarse, al igual que los humanos recién nacidos), la regeneración de los mamíferos puede ser simplemente una cuestión de eliminar la barrera que plantean las cicatrices.
“En los axolotl, los macrófagos actúan como un freno a la fibrosis o cicatrización”, dijo. “Los humanos pueden poseer macrófagos que están haciendo todo lo posible para reparar el daño, pero están siendo reprimidos. Si podemos diseñar macrófagos humanos para promover la curación sin cicatrices, podríamos lograr una gran mejora en la reparación con solo un pequeño ajuste. ¿No sería maravilloso si no tuviéramos que hacer nada más que eso? “
En una visión intrigante sobre una ruta potencial para la regeneración de ingeniería en mamíferos adultos, Godwin señaló que la fuente principal de macrófagos en el sitio de una herida en el ratón en desarrollo es el hígado, tal como su investigación reciente encontró que estaba en el axolotl; el ratón pierde su capacidad de regenerarse cuando la fuente de macrófagos se desplaza a la médula ósea poco después del nacimiento, como también ocurre en los seres humanos.
Desarrollo de herramientas
Aunque la investigación reciente de Godwin se centró en el origen de los macrófagos pro-regenerativos, su contribución más significativa puede ser el desarrollo de un conjunto de herramientas para perfilar y clasificar las células inmunes. Si bien el ajolote es un modelo poderoso en la investigación de la biología regenerativa, esa investigación se ha visto frenada por la falta de herramientas para evaluar las diversas funciones de las células inmunitarias que son fundamentales para el proceso regenerativo.
Godwin, quien es inmunólogo, originalmente eligió examinar la función del sistema inmunológico en la regeneración debido a su papel en la preparación de la herida para repararla. Usando el nuevo conjunto de herramientas, ahora planea alterar sistemáticamente los genes del axolotl para evaluar las funciones de los macrófagos, comenzando con la interacción entre los macrófagos y los fibroblastos, un tipo de célula del tejido conectivo responsable de dirigir la reparación de heridas. Una vez que haya perfilado las funciones de los macrófagos axolotl en el sitio de una lesión, el objetivo de Godwin será utilizar el modelo de ratón para sacar a los escurridizos macrófagos pro-regenerativos del sistema de los mamíferos o diseñar macrófagos de mamíferos para que sean más un axolotl. Su trabajo en el modelo de ratón está respaldado por su nombramiento en el Laboratorio Jackson, que se centra en la biología y la genética del ratón