CIENCIA

Leonel Malacrida podría entrar en una competencia entre millones de seres humanos y ganar: durante estos años de pandemia ha recibido más buenas noticias que muchos y estas lo han destacado en el país, en la región y en el mundo. Primero, en 2020, la Iniciativa Chan Zuckerberg –organización benéfica creada por Mark Zuckerberg y su esposa Priscilla Chan– lo eligió como el primer científico latinoamericano para concederle fondos para avanzar en la investigación en microscopía y biofotónica.

Ahora, un estudio que lideró junto a expertos de la Universidad de California en Irvine fue publicado en la prestigiosa revista Science Advances que aporta datos clave para entender el desarrollo de cataratas y ceguera, lo que en un futuro podría contribuir a nuevas terapias.

Se entiende por catarata una opacidad del cristalino, normalmente transparente, del ojo. El principal síntoma –que empeora con el tiempo– es la visión nublada como si la persona mirara a través de una ventana empañada. Justamente, la función del cristalino es enfocar correctamente en la retina los objetos.

La cooperación entre Malacrida e Irene Voronstsova (Nueva Zelanda) y luego con Alexander Vallmitjana (España) y Belén Torrado (Uruguay) surgió por un comentario de pasillo en la mencionada universidad hace cuatro años. En el piso de abajo, el uruguayo investigaba sobre el estado en el que se encuentra el agua dentro de las células. Hacía uso de microscopía, algoritmos y moléculas orgánicas fluorescentes para entender, según el color de la fluorescencia, cómo interactuaba con su alrededor.

En el piso de arriba, Voronstsova quería entender la dinámica del agua en el cristalino y cómo unas proteínas podían estar involucradas en los trastornos de visión. “Surgió inmediatamente la colaboración”, apuntó.

Lo que siguió después fue una serie de hallazgos que sorprendieron a los colegas. Lo primero fue descubrir que las células del cristalino presentan una particularidad que la hacen única en el organismo: tienen una altísima concentración de proteínas en vez de un alto contenido de agua. Esta característica se conoce como “hacinamiento molecular”. Sobre esta base, se buscó describir el papel del equilibrio y dinámica del agua (la homeostasis) en el desarrollo de las células del cristalino y analizar la función de dos proteínas involucradas en el transporte del agua en la célula.

Los experimentos se realizaron con peces cebra, una especie que es un modelo frecuente de investigación por varias virtudes: es transparente, se le pueden realizar modificaciones genéticas de forma sencilla y es de rápido crecimiento. “En cuatro días el pez cebra logra la madurez y puede ver, pero pudimos estudiarlos hasta el día nueve para ver toda una reorganización de cómo se distribuye la dinámica del agua dentro del lente según las diferentes capas”, explicó Malacrida a El País.

Con herramientas de microscopía e análisis de imagen avanzados, se estudió el equilibrio del agua durante el desarrollo de las células del cristalino de estos peces; un equilibrio que el científico catalogó como “extremadamente fino” porque cuando se rompe, es decir, cuando hay mucha o poca agua en el desarrollo de la célula, esto afecta el modo en que la luz llega a la retina. Si el centro del lente se volvía extremadamente hacinado (con menos agua), el pez podía ver; “pero cualquier afectación que modificara ese hacinamiento hacía que se le formaran cataratas”, señaló Malacrida.

Añadió: “Con la microscopía podemos sacar fotos en 2D y reconstruir en 3d en tiempo y espacio. Entendimos que el hacinamiento tenía una forma cilíndrica, como capas de cebolla. El núcleo era el que estaba más hacinado y después de cierto límite, por la mitad de la corteza, aumentaba enormemente la disponibilidad de agua. Esto es muy interesante porque uno piensa que el agua es un solvente que está en todos lados como agua líquido, como en una botella, y no es así; en las células hay lugares donde el agua está confinada”.

Las cataratas para un ser humano son una afectación para su calidad de vida que puede solucionarse con una cirugía que reemplaza el cristalino por un lente artificial. Pero “desde el punto de vista evolutivo”, para el pez cebra es otra cosa: “Es increíble que una propiedad tan fundamental como es el hacinamiento molecular, al final de todo, es para que el animal puede cazar o para que lo cacen, es decir, para sobrevivir”.

Otra parte de la investigación publicada en Science Advances –“una revista con un alto nivel de rechazo”, acotó el científico para destacar el valor de la publicación– es que se caracterizó la función de dos proteínas clave para mantener el equilibrio del agua en las células del cristalino: la acuaporina 0a y la acuaporina 0b.

A través de técnicas de edición génica, se le quitó una proteína o la otra o las dos a los peces cebras para conocer su influencia en el desarrollo o no de cataratas. Así se encontró que la acuaporina 0a generaba mayoritariamente un aumento de la actividad del agua dentro del núcleo del lente y el resultado era la aparición de las cataratas; la acuaporina 0b, por su parte, facilitaba la salida de fluidos pero, al mismo tiempo, intervenía en la rotura de la adhesión de células en diferentes partes del lente. Cuando a los peces se les retiraban las dos proteínas el cristalino “se estropeaba por completo” porque “tenía el hacinamiento molecular alterado al igual que la adhesividad entre las células y el lente no podía manejar ni la entrada ni la salida de nutrientes, desechos y manejar la dinámica del agua”.

También se experimentó con terapia génica y se le transfirió a los peces cebra acuaporina 0 de otro animal similar para descubrir que “hay cosas que se pueden solucionar y otras que no”, es decir, “el lente mejoró mucho la capacidad de la dinámica del agua pero no resolvió por completo el hacinamiento molecular”.

El trabajo prosigue en la Unidad de Bioimagenología Avanzada, un laboratorio mixto entre el Institut Montevideo y el Hospital de Clínicas, porque hay nuevas preguntas: ¿intervienen malformaciones genéticas?, ¿llegado a un punto de deterioro del cristalino no hay retorno?, ¿hay elementos químicos que pueden aplicarse para que no sobrehidraten las células y detengan el proceso de formación de cataratas?

Todo lo anterior es necesario para entender procesos fundamentales del cristalino y atender posibles terapias para los pacientes humanos que puedan resolver su problema de cataratas sin un reemplazo con una lentilla artificial.