El científico que ayuda a desarrollar el ajolote como modelo

Por su asombrosa capacidad de regenerar tejidos y órganos, su habilidad para reproducirse en un entorno de laboratorio y la facilidad con la que se pueden manipular sus genes, la salamandra mexicana, o ajolote, es muy prometedora como modelo para el estudio de la medicina regenerativa.

Pero a diferencia de la investigación sobre modelos tradicionales como el ratón, la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) y el gusano redondo (Caenorhabditis elegans), que ha progresado en la era genética, el estudio del ajolote (Ambystoma mexicanum) se ha visto frenado por la falta de herramientas científicas para trabajar con él, incluyendo sofisticados recursos genómicos así como herramientas experimentales y genéticas.

Esta situación está cambiando gracias a las investigaciones realizadas en el Laboratorio Biológico MDI de Bar Harbor, Maine, y en otros lugares. El desarrollo de nuevas herramientas para trabajar con el ajolote lo está elevando al nivel de los modelos de investigación establecidos y posicionando a la comunidad de científicos que lo utilizan como un modelo de crecimiento exponencial. Como resultado de estos cambios, se espera que el laboratorio se convierta en un epicentro mundial de la investigación sobre el ajolote.

El creciente protagonismo de la institución en la comunidad de los ajolotes se debe al doctor Prayag Murawala, que se incorporó al cuerpo docente el año pasado. Murawala, que anteriormente trabajó en el laboratorio de la doctora Elly Tanaka, la investigadora de axolotl más destacada del mundo, en el Instituto de Investigación de Patología Molecular de Viena (Austria), aportó a su nuevo puesto las últimas herramientas para trabajar con el axolotl, muchas de las cuales desarrolló él mismo, junto con el compromiso de fomentar el crecimiento del axolotl como modelo de investigación.

Muchas de las herramientas que se han desarrollado para trabajar con el ajolote, así como las que son críticamente necesarias para ampliar el alcance de la investigación sobre el ajolote, fueron descritas recientemente por Murawala en dos artículos, «The Use of Transgenics in the Laboratory Axolotl» y «Gene and Transgenics Nomenclature for the Laboratory Axolotl-Ambystoma Mexicanum», ambos publicados en la edición de junio de 2022 de Developmental Dynamics.

Además de Murawala, entre los autores se encuentran Ji-Feng Fei, del Hospital Popular Provincial de Guangdong, de la Academia de Ciencias Médicas de Guangdong, en Guangzhou (China), y, en el artículo sobre nomenclatura, Tanaka y S. Randal Voss, Doctor en Filosofía, director del Centro de Existencias Genéticas de Ambystoma (AGSC) de la Facultad de Medicina de la Universidad de Kentucky en Lexington, un centro financiado por el gobierno federal para la distribución de animales de investigación de ajolotes.

«La capacidad de regeneración de algunos animales ha fascinado a los observadores durante miles de años, incluidos los primeros investigadores del Laboratorio Biológico MDI, como las luminarias científicas Thomas Hunt Morgan y Richard J. Goss», dijo el doctor Hermann Haller, presidente. «En sus esfuerzos por desarrollar el ajolote como modelo, Prayag está continuando una larga y venerable tradición de laboratorio de mirar a la naturaleza para obtener información sobre la salud humana».

El axolotl, una salamandra mexicana prácticamente extinguida en la naturaleza, es un campeón de la regeneración, con capacidad para regenerar casi cualquier parte del cuerpo, como el cerebro, el corazón, las mandíbulas, las extremidades, los pulmones, los ovarios, la médula espinal, la piel y la cola, entre otras. Conocer mejor los mecanismos celulares y genéticos que subyacen a esta capacidad podría conducir a nuevos tratamientos para las lesiones traumáticas, las enfermedades, las malformaciones congénitas y el envejecimiento.

La mayor parte de las investigaciones sobre el ajolote se centran ahora en la cuestión de la fibrosis (formación de cicatrices), es decir, en por qué los ajolotes regeneran extremidades y colas mientras que mamíferos como los ratones y los humanos forman una cicatriz en el lugar de una lesión. Pero debido a su asombrosa capacidad de regeneración, las posibilidades de investigación en el ajolote están muy abiertas, sobre todo teniendo en cuenta la plétora de nuevas herramientas que están apareciendo para trabajar con él.

«Con estas herramientas, esperamos ver un crecimiento exponencial», dijo Murawala. «Sólo tenemos que mirar otros modelos animales para hacernos una idea de la variedad de temas que pueden estudiarse». La mayor parte de la investigación sobre el ajolote se centra ahora en la regeneración de las extremidades o la cola, pero también existe la posibilidad de estudiar la regeneración en el cerebro, el corazón, los pulmones, la médula espinal y otros. No nos faltan preguntas biológicas que investigar».

La necesidad de animales transgénicos

Aunque el ajolote ha sido objeto de estudio en la biología del desarrollo de los vertebrados durante más de 150 años (la mayoría de los modelos de laboratorio son descendientes de animales traídos a París desde México en 1863), en los últimos años ha atraído una atención renovada como modelo en biología y medicina regenerativas debido a los avances en el desarrollo de nuevos recursos genéticos y genómicos.

Entre ellos se encuentran los animales transgénicos, o animales que han sido modificados genéticamente para obtener características importantes para la investigación. Mediante técnicas de edición de genes, los investigadores pueden, por ejemplo, crear animales cuyas células estén marcadas con etiquetas fluorescentes, lo que les permite estudiar el comportamiento de las células bajo un microscopio de fluorescencia; o animales en los que se han «eliminado» genes, lo que les permite estudiar la función de los mismos.

En la actualidad, los investigadores estadounidenses y canadienses disponen de pocos ajolotes transgénicos en el AGSC; de hecho, la falta de animales transgénicos es uno de los obstáculos para la investigación de los ajolotes citados en el reciente artículo sobre transgénicos de Murawala. Pero eso está cambiando gracias a que ha establecido mecanismos para la importación de animales transgénicos a Estados Unidos desde los laboratorios de Tanaka y otros europeos.

Como resultado de estos esfuerzos, la ya considerable colonia de ajolotes no transgénicos del Laboratorio Biológico del MDI es ahora el mayor depósito de ajolotes transgénicos de Norteamérica, con entre 30 y 40 líneas disponibles para los investigadores norteamericanos. En el futuro, Murawala planea coordinar con el AGSC la distribución de animales transgénicos de investigación propagados en el Laboratorio Biológico MDI.

Además de fomentar la investigación, la distribución de animales transgénicos, que pueden tardar años en desarrollarse, también protege a las líneas que ahora sólo están disponibles en unos pocos laboratorios de perderse a causa de posibles patógenos u otras catástrofes.

La necesidad de una nomenclatura uniforme

Además de los animales transgénicos, otra necesidad citada por Murawala es la de una nomenclatura uniforme de genes y transgénicos, que es el tema del segundo artículo. Aunque los equipos de los laboratorios de Tanaka y Voss han secuenciado el extenso y complejo genoma del ajolote, cuyo tamaño es 10 veces superior al del genoma humano, aún queda mucho por hacer para establecer una nomenclatura genética y transgénica.

«Si queremos intercambiar información, tenemos que tener una comunicación precisa y sin ambigüedades, por lo que hay que proponer directrices estandarizadas», dijo Murawala. «Si yo llamo a un gen de una manera y tú lo llamas de otra, se creará una confusión. Dado que los autores de nuestro trabajo estaban muy implicados en el desarrollo de conjuntos de genes de ajolote y de animales transgénicos, estábamos en una buena situación para escribir las directrices.»

Otra necesidad crítica es la de una base de datos en línea similar a las bases de datos FlyBase y WormBase utilizadas en el estudio de las moscas de la fruta y los gusanos redondos. Una base de datos de este tipo integraría los datos genéticos, genómicos y biológicos esenciales para una comunicación eficaz y para compartir los resultados dentro de la comunidad de los ajolotes y entre quienes estudian otros modelos de salamandra con los que los ajolotes comparten características.

En colaboración con los científicos del laboratorio James Godwin, Ph.D., que también estudia el ajolote, y Joel H. Graber, Ph.D., director del núcleo de biología computacional y bioinformática, y en coordinación con investigadores del ajolote de todo el mundo, Murawala está desarrollando una base de datos «AxoBase» que pretende unificar los recursos relacionados con el ajolote en un sitio web. El grupo espera lanzar un sitio web básico en los próximos meses, aunque el desarrollo de una base de datos completa llevará mucho más tiempo.

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Proporcionado por
Laboratorio Biológico MDI