Las respuestas sistémicas se desencadenan cuando se produce una lesión en muchos organismos y pueden ayudar a la curación y la regeneración; esto se ha observado en ratones, salamandras, peces cebra y planarias. En las planarias, los investigadores descubrieron que la vía de señalización ERK, que se propaga a lo largo de las células musculares de la pared corporal a un ritmo más rápido de lo que se pensaba anteriormente, es fundamental para la regeneración, lo que implica un proceso coordinado de toma de decisiones de regeneración de todo el cuerpo que también proporciona información sobre el desarrollo del cáncer: como una herida sin cicatrizar.

En algunos organismos, el daño a una parte del cuerpo puede provocar la curación en otra parte. Hallazgos recientes sugieren que esta reacción sistémica no es un efecto secundario: es una característica principal.

Los ratones con una lesión en una pierna tenían células madre en la otra pierna "despertando", como si las células se estuvieran preparando para curar la lesión. Algo similar ocurre con las salamandras, que son maestras en la regeneración de extremidades. El daño cardíaco en el pez cebra desencadena ciertos cambios en órganos distantes como los riñones y el cerebro.

"En muchos organismos diferentes, se pueden ver respuestas de todo el cuerpo a las lesiones. Pero no está claro si esas respuestas realmente hacen algo", dijo Bo Wang, profesor asistente de bioingeniería en la Universidad de Stanford. "Así que en eso nos estamos centrando".

En un nuevo artículo publicado en la revista Cell, Wang y sus colegas descubrieron que esta coordinación de todo el cuerpo es una parte clave de la curación de heridas planarias y la posterior regeneración de tejidos. Comprender qué activa y desactiva la regeneración, y cómo se coordina, también podría ser útil para la investigación del cáncer, que a menudo se considera una herida que nunca sana.

Las planarias son gusanos planos de media pulgada de largo con un superpoder: pueden regenerarse en casi cualquier situación. Corta una planaria en cuatro trozos y tendrás cuatro nuevos gusanos planos en unos días. Al igual que en los ratones, el pez cebra y las salamandras, una herida en una parte del cuerpo planario parece desencadenar una respuesta en tejidos más distantes.

Wang quería entender cómo se coordinaban estas respuestas. Un posible mecanismo es la vía de la quinasa relacionada con señales extracelulares (ERK). Las células utilizan la vía ERK para comunicarse entre sí y enviar señales en forma de ondas. Si el tejido se daña, la célula más cercana "transmite" esa información a las células vecinas, que a su vez se la comunican a sus vecinas. Esta onda se propaga por todo el organismo en una especie de juego de teléfono.

Ahora sólo hay un problema: investigaciones anteriores han demostrado que las ondas ERK se mueven demasiado lentamente para ser de alguna utilidad. "Si propago una señal a 10 micrones por hora, podría llevar varios días viajar a través de un milímetro", dijo Wang. A esta velocidad, las señales pasan demasiado lentamente de un área del gusano a otra para ayudar a la curación y regeneración de las heridas.

Comprender qué activa y desactiva la regeneración podría conducir a avances en tratamientos e intervenciones médicas, incluso con efectos relacionados con el cáncer. Fuente de la imagen: Wang Lab/Escuela de Ingeniería de la Universidad de Stanford

Puede que esto no sea un problema para los humanos. Nuestro sistema circulatorio puede permitir que las señales viajen rápidamente por todo nuestro cuerpo. Pero las planarias no tienen un sistema circulatorio que acelere este proceso.

Entonces Wang y sus colegas comenzaron a rastrear la propagación de ondas ERK de un extremo al otro del animal. Descubrieron que las señales viajaban más de 100 veces más rápido que antes. En lugar de propagarse a lo largo de las células musculares de la pared corporal extralargas, las ondas ERK se propagan a lo largo de las células musculares de la pared corporal extralargas. Estas células actúan como "autopistas", acelerando las señales de un extremo al otro del cuerpo. No días, sino horas.

Las señales fueron lo suficientemente rápidas como para ayudar con el tratamiento, pero aún no sabían si todo el cuerpo estaba involucrado.

Para averiguarlo, Fan Yuhang, un estudiante de posgrado en el laboratorio de Wang, le cortó la cabeza a la planaria. Por lo general, la cabeza de una planaria volverá a crecer rápidamente a partir del cuerpo restante después de la decapitación. Pero Fan impidió que la señal ERK viajara a la mitad posterior del organismo para probar si las ondas ERK eran responsables de coordinar las respuestas curativas a larga distancia. Cuando se bloquea la señalización de ERK, la cabeza no sólo se cura más lentamente: no se regenera en absoluto.

A continuación, Fan se preguntó si era posible "rescatar" el proceso de regeneración y lo probó quitando la cola de la planaria, lo que alertaría al tejido de la cola sobre daños. La cola volvió a crecer y, sorprendentemente, la cabeza también volvió a crecer.

"Lo que es realmente interesante es que podemos ajustar el tiempo de demora entre amputaciones", dijo Wang. Si cortas la cola de la planaria unas pocas horas después de la lesión inicial, puedes reiniciar el proceso de curación bloqueado. Pero si espera demasiado, ninguno de los dos se regenerará.

"Lo que esto significa es que hay un sistema en el organismo que vota para decir: 'Está bien, ahora deberíamos cultivar algo', y todos tienen que estar de acuerdo", dijo Wang. Incluso las células más distantes tienen derecho a voto.

Muchos animales, como las planarias, las estrellas de mar y las salamandras, exhiben capacidades curativas y regenerativas que superan con creces las de los humanos. Comprender por qué carecemos de esta capacidad podría conducir a avances en tratamientos e intervenciones médicas, incluso con efectos relacionados con el cáncer.

"Ninguno de nosotros quiere que el tejido esté constantemente dañado. Esto podría provocar cáncer", explica Wang. Su investigación muestra que incluso en estos gusanos, que tienen sorprendentes capacidades regenerativas, la mayor parte del tiempo, la regeneración está "apagada" hasta que todo el cuerpo acepta que es hora de "encenderse".

Además, cuando Wang y sus colegas rastrearon las ondas ERK que se propagaban a través de las planarias, notaron que cientos de genes se activaban y desactivaban. Aunque los humanos y las planarias están emparentados de forma muy lejana, compartimos muchos de los mismos genes.

"Esto nos da un punto de entrada para rastrear estos genes, lo que nos permite descubrir cómo se regeneran los animales mientras controlamos el riesgo de crecimiento incontrolado del cáncer".