Nobel fáustico (y 2)

       Cuéntenos usted su vida

Cualquiera de nosotros puede ser autobiógrafo contando la misma historia:

«Señoras y señores, amigos todos:

 Yo empecé mi proyecto individual como célula-huevo.

Aquella célula única, por divisiones sucesivas (mitosis), se hizo primero embrión, luego feto y después adulto.

Se puede discutir si aquella célula primera era yo, si mi embrión era yo, o si mi ‘yo’ vino más tarde. En todo caso, así es como empezó lo mío, por una sola célula, que luego se hizo dos, cuatro, ocho…  Al principio todas semejantes, de pronto empezaron a diferenciarse por grupos.

Mi cuerpo actual consta de una cifra astronómica de células, diferenciadas en un centenar o dos de categorías en mis tejidos, sistemas, órganos.

Aquella célula mía primera era totipotente: su núcleo encerraba, como ADN, la información completa para ir produciendo toda esta compleja sociedad celular que es mi organismo. Y en cada división celular, aquel ADN se fue transmitiendo a todas y cada una de mis nuevas células. ¿Todo a cada una? Esa es otra cuestión.

Mis células embrionarias ya no eran totipotentes, aunque sí multipotentes o pluripotentes: orientadas a producir varias estirpes, o una sola,  de células diferenciadas. En general, cada división es una paso al frente, cada vez más lento y más irreversible, hacia la diferenciación definitiva.

Este cuerpo mío adulto es una sociedad celular en equilibrio. Muchas de mis células ya no se dividen ni prácticamente se reemplazan, como es el caso de mis neuronas. Es lo malo de que se me despueble el cerebro. Otros tejidos míos son reparables, y algunos de mucho desgaste (como mi epidermis, mi epitelio intestinal o mis glóbulos sanguíneos y defensas linfáticas) sostienen su equilibrio reemplazando las células agotadas por otras nuevas, gracias a una ‘reserva celular embrionaria’. Pero cuidado, este nombre es engañoso: no son verdaderas células embrionarias, multipotentes, sino células ‘comprometidas’ en una línea de diferenciación.

Así mi cuerpo se mantiene vivo, como una inmensa república celular poblando el edificio que ella misma construyó y reconstruye. República celular orgánica, donde cada célula, envuelta en su membrana aislante y comunicante selectiva, realiza su propio trabajo, obediente a un equilibrio ponderado entre sus propias instrucciones nucleares y las que recibe de otras células a través de las respectivas membranas.

Un día moriré, lo más probable de accidente, como casi todo el mundo: anarquía celular (cáncer), necrosis, infección, intoxicación, traumatismo… Accidentes mortales. Aunque tal vez no sea ese mi caso, y pueda entrar yo en la selecta minoría de los privilegiados biológicos que fallecen de muerte natural: muerte por puro desgaste y agotamiento de reserva embrionaria. Lo que se dice vulgarmente, ‘morirse de viejo’.

Lo que pueda ser entonces de mi cuerpo, la eventualidad de que una célula mía, un núcleo siquiera, se conserve intacto para poder ‘resucitarme’ por vía de implante nuclear y clonación, es algo que por muy ‘mío’ que sea, a mí ya no me concierne. Porque lo que resulte de esa hipotética  maniobra –mi clon– será  ‘él’, no seré yo.

Podría seguir contándoles a ustedes muchas incidencias y experiencias de mi vida. Pero no vale la pena, es todo anecdótico, intrascendente. Lo de verdad importante es lo dicho.

Muchas gracias por su atención.»

Esta bio-biografía humana viene a ser válida en lo esencial también para todos los animales. La clave del proceso es siempre la misma: diferenciación celular. Diferenciación que no se refiere sólo al tamaño y forma de las células, sino a sus contenidos, como son las proteínas propias de cada tipo celular: miosina en las células musculares, hemoglobina en los glóbulos rojos de la sangre, colágeno en los fibroblastos del tejido conjuntivo, etc. 

Pero hay más: el aspecto del núcleo. La correlación entre ambos fenómenos, diferenciación y división o mitosis, hizo fijarse en los núcleos de las células ‘en reposo’, mientras no se dividen. En reposo –mejor dicho, interfase–, las células adultas de uno u otro tipo se distinguen también por el aspecto de la cromatina nuclear donde se concentra el ADN. Digamos que a un juego de proteínas en el citoplasma le corresponde un estado particular del ADN, según cada tipo de célula.

Todo esto cobró sentido cuando se supo la relación entre ácidos nucleicos y proteínas, entre segmentos de ADN codificante (genes) y cadenas de polipéptidos codificadas (proteínas). Sin embargo, ya desde mucho antes, esos cambios observados en las células y en sus núcleos, según el tipo de diferenciación celular, hicieron inevitable la doble pregunta: 

¿Qué ocurre si a una célula se le cambia el núcleo?

¿Qué ocurre si a un huevo apto para dividirse se le cambia el núcleo por el de una célula más vieja, una célula diferenciada de la misma especie?

No tan sencillo

La primera idea data de 1938. El embriólogo alemán Hans Speman (1869-1941, Nobel 1935), trabajando con anfibios,  diseñó su ‘experimento fantástico’ , con un protoco en dos pasos:

1) Tomar una célula huevo y desnuclearla [1].

2) Elegir como donante una célula más vieja y diferenciada, extraerle el núcleo e introducirlo en dicho huevo

‘Experimento fantástico’, en sentido doble: porque de momento era fantasía, y porque de realizarse abría la puerta a una revolución biológica fantástica basada en la clonación. Para encontrar otra revolución equivalente en importancia hay que remontarse unos 100 siglos en la Historia, hasta la ‘revolución agrícola-ganadera’ del neolítico, nada menos. 

Clonar es reproducir entes biológicos genéticamente idénticos. Se puede clonar moléculas (ADN o segmentos del mismo, genes), células en cultivo, tejidos, organismos. Lo  más difícil técnicamente es clonar animales adultos, porque supone repetir un desarrollo embrionario complejísimo. En los mamíferos, además, se añade la pequeñez y carestía de óvulos, y la necesidad de un vientre ‘de prestado’ para el desarrollo del embrión. 

Especular es gratis, pero no sirve gran cosa sin el experimento. Ante todo, plantearlo bien y elegir el material adecuado. Los huevos de anfibio son bastante grandes y se habían mostrado muy sufridos. Esta clase de vertebrados, nada numerosa por cierto y en vías de extinción, posee cualidades de alto interés biológico. Gracias a ello, este desdichado grupo es uno de los que con obligada generosidad se han puesto al servicio de la ciencia.

El primer paso del protocolo ideal se resolvió pronto (1939). El segundo se hizo esperar. Hoy en día, cuando la fecundación in vitro es  como coser y cantar, hay que hacerse idea de de la situación cuando no existían instrumentos de manipulación al microscopio.

Mediado el siglo pasado, la colaboración de dos biólogos americanos, perfectos desconocidos, dio fruto en 1952, cuando Robert Briggs y Thomas King publicaron sus primeros resultados con el anfibio americano Rana pipiens. Al efecto, desarrollaron microtécnicas, como las micropipetas que vemos en acción. Mientras una sujeta el óvulo haciendo el vacío, otra le sorbe el núcleo propio o le implanta el ajeno.

El huevo fecundado de rana resultaba intratable para dejarse pinchar. Hubo que utilizar ovocitos maduros. Por otra parte, con aquella técnica rudimentaria pocas células interesantes se prestaban a ceder su núcleo en buen estado. Como corría prisa, por razones prácticas se conformaron con usar como donantes células del embrión de la rana en una fase todavía joven, la blástula.

En dos años agotadores, sólo un 40 % de los óvulos manipulados se desarrollaron como renacuajos. Aun así, aquel resultado se saludó como un gran éxito, al demostrar que los núcleos de la blástula ‘habían dado marcha atrás’, recobrando la totipotencia del óvulo o el huevo [2].

Todo un éxito, que paradójicamente redundó en fracaso para ellos. ¿Qué se probaba realmente? Las células donantes eran todavía muy juveniles, apenas diferenciadas. ¿Funcionarían igual los núcleos de células maduras? Al ensayar con células de distintas edades hallaron que, cuanto más viejas, más difícilmente producían clones (1958). «La culpa no es nuestra, es de las células», vinieron a decir. Y era verdad. Pero lo malo fue su interpretación banal, conformista con la opinión dominante: a cada mitosis, el potencial genético se reduce de forma irreversible hasta anularse en las células diferenciadas. La diferenciación implicaría pérdida, al menos funcional, de material genético.

El experimento de J. B. Gurdon

Por entonces (1956-1960) realizaba su investigación doctoral en la misma línea el inglés John B. Gurdon, trabajando con otro anfibio, el sudafricano Xenopus laevis. La microtécnica era prácticamente copiada, con dos avances notables:

1) Aprovechando que en Xenopus el núcleo del ovocito se ve bien, aniquilarlo con un fino rayo ultravioleta, sin traumatizar tanto la célula.

2) Elegir como donante un mutante con sus núcleos celulares marcados, para asegurar el origen de los núcleos y ADN implantado.  

3) Tercero y principal, las células donantes de núcleo no eran embrionarias, sino diferenciadas adultas.

He aquí el esquema experimental:

Los resultados y su interpretación por Gurdon (Nature, 1958) no cuadraron con los de la famosa rana americana. Contradecir a todo un ‘Briggs &  King’ era un desafío y un riesgo para el británico, en brete de su doctorado. Por ello, antes de entrar en lo científico, conviene ponernos un poco en situación:

Si en el mundillo científico se tolerase en lo más mínimo el chismorreo, cabría razonar que el tal Mr. Gurdon no pasaba (ni pasa) de ser un mero aristócrata inglés  de familia venida a menos, aunque con ejecutorias y papeles de estirpe enmohecidos desde el siglo XII, y educado en Eton. Él mismo lo ha reconocido en público quitándose importancia.

Bob Briggs (1911-1983), en cambio, era un auténtico self-made man americano, que desde muy joven mientras estudiaba se ganó la vida trabajando en un fábrica de calzado y tocando en un conjunto de baile, hasta que decidió (1934) convertir su interés por la vida animal en una carrera. Una gran carrera, por cierto.

En cuanto a Thomas J. King (1921-2000), ‘el rey de las micropipetas’, que ya se había revelado como buen administrativo en los servicios médicos del Ejército, en el laboratorio se manifestó como un ‘manitas’,  estirando a la llama del mechero tubitos de vidrio para hacer las agujas más finas de toda la historia experimental.

Pasemos ya de comidilla. ¿Cómo acogió el tanden B&K la primera salida del caballero andante Gurdon? Leídas distintas versiones, mi impresión es de reticencia desdeñosa, encubriendo frustración ante el intruso que no sólo les invade, sino que les derrota en su propio terreno. Porque, vamos a ver: los supuestamente viejos núcleos del sapo, o rana, o lo que sea el bicho africano, ¿lo eran de verdad? ¿eran núcleos de células totalmente diferenciadas? Porque –nos lo recordaba arriba al principio el ‘autobiógrafo’ en su homilía– en tejidos adultos tan de usar y tirar como lo es el epitelio del intestino hay que contar siempre con la reserva embrionaria específica: células que no están del todo diferenciadas en sentido estricto. Y ésas serían las que dan resultado, no las otras.

Gurdon tuvo el mérito de juntar una elegancia experimental clásica con una idea muy clara del experimentum crucis: el ‘experimento crucial’, en expresión de Robert Boyle inspirada en Francis Bacon [3].

A Gurdon tampoco le interesaba clonar, sino entender la diferenciación celular. Desde el principio tuvo claro que el núcleo diferenciado es totipotente y conserva la memoria genética completa, ya que bajo influencia de su nuevo ambiente –la célula femenina ‘desmemoriada’– es capaz de dirigir la construcción de un clon orgánico completo.

Frente a las objeciones y reservas –quién sabe si hasta sospechas de fraude–, Gurdon apura el experimento. En 1962, con núcleos marcados, obtuvo renacuajos capaces de alimentarse y digerir. El marcador se apreciaba también en células no intestinales. Sólo un 7 % de núcleos funcionaron. Pero funcionaron, era lo importante. En 1966 llegó a obtener adultos fecundos. Muy pocos, pero algunos, y eso hacía su experimento crucial. (En rigor, un solo sapo habría sido suficiente, pero el método científico exige que todo experimento sea repetible, y no la flauta del pollino).  

Seguía en pie la duda (o escrúpulo) sobre el carácter ‘embrionario’ de células en el epitelio intestinal. Gurdon demostró que da lo mismo si los núcleos se toman de la epidermis del animal adulto. Una vez más, reprogramación:

1. En el desarrollo y diferenciación celular no hay pérdida selectiva de genes. La totipotencia está latente, si somos capaces de despertarla.

2. El núcleo transferido reprograma la actividad de sus genes en función  de mensajes recibidos del citoplasma que lo rodea.

3. A cada nueva división de la célula diferenciable, nueva reprogramación que ocurre al final de la mitosis, cuando los cromosomas duplicados se resuelven en grumos de cromatina diferenciada dentro de la nueva envoltura nuclear.

Lo fáustico que viene

Los trabajos sensacionales de Gurdon llamaron apenas la atención, fuera de la comunidad científica especializada y bastante confusa. A los estudiantes de mi promoción nos hablaron de Speman, y no recuerdo bien si algo de B&K. El experimento de Gurdon nunca lo oí mencionar. Me enteré más tarde, hacia 1970, por una pequeña monografía rusa de la editorial Mir. Muy entusiasta, debo decirlo, en aquel mundo utilitario y ansioso por dejarse de sapos y salamandras para ir a lo práctico: la clonación y transgenia de mamíferos y humanos [4].

Luego vino la oveja Dolly (1997), el gatito CopyCat (2001), incluso pretendidas clonaciones humanas y hasta (horrendum nefas!) intentos con células híbridas de hombre y ratón o conejo. Y con todo ello el doble debate, porque a lo científico se añadio un clamoroso debate ético.

En 2002 se clonan ratones usando núcleos de linfocitos adultos, células diferenciadas con marcadores génicos múltiples, que no dejan lugar a dudas. Esto es importante, porque los fracasos de todo tipo son cuestión de fallo técnico, que tarde o temprano pueden tener solución. En esta vía de lo práctico se ha distinguido el colega de Gurdon en el premio Nobel, el japonés Shinya Yamanaka, que ha resuelto con sencillez la clonación masiva para obtener células madre, evitando de paso el sacrificios de embriones humanos.

Pero como dije anteriormente, aquí y ahora no me interesan las clonaciones, sino el clasicismo de Gurdon frente a los menos afortunados Briggs y King.  Razón de más para destacar la elegancia de este gran señor para con sus rivales americanos ya desaparecidos: «Ellos fueron los primeros en plantearse la solución del gran problema». Una de las virtudes del nuevo Nobel, se dice, es la generosidad.

Cumplido el compromiso de presentar el experimento de Gurdon, queda justifica su carácter ‘fáustico’, en esta aventura de la clonación transgénica animal que no ha hecho más que empezar.  Por algo la Karolinska se ha acordado de él y de su casi olvidada hazaña pionera, premiándole junto a un Yamanaka utilitario y patentable.

Yo no sé si mi héroe es él mismo un  hombre fáustico (Splenger) [5]. Su experimento sí que lo es, en cuanto que excita la imaginación hacia temas de floclore, magia y anticipación científica, dilemas morales y hasta teólogía.

Pero veo que amanece. Como en Las mil y una noches, quédese para la siguiente. 

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        [1] La Real Academia Española no registra desnuclear, sino enuclear, definiendo: «1. Biol. Extraer el núcleo de una células». Más exacto sería privar a una célula de su núcleo (o núcleos, si tuviere más de uno), bien extirpando, o bien destruyéndolo o inutilizándolo in situ. Enuclear debería significar también ‘explicar, aclarar’ algo difícil, en el sentido metafórico de extraer el núcleo o meollo.
       [2] V. el artículo clásico de R. Briggs y Thomas J. King (1952), “Transplantation of living nuclei from blastula cells into enucleated froggs’ eggs” es accesible en PNAS Classics of the Scientific Literature.

[3] Sobre experimentum crucis, véase a R. Boyle, A defence of the physico-mechanical experiments, against the objections of Franc. Linus (1662); en The Philosophical Works, London, 1725, vol. 2, pág. 667. Allí pone como ejemplo a Pascal repitiendo el experimento de Torricelli con el barómetro a distintas alturas de un monte. La relación entre la altura del mercurio y la altitud del lugar,  prácticamente bajo el mismo tiempo atmosférico, demostraba que la explicación del fenómeno es el peso de la columna de aire. En Newton es célebre su ‘experimento crucial’ sobre el espectro solar y la refracción de los colores.

Por su parte, Francis Bacon había hablado de instantia crucis en el Novum Organon, II parte (Instauratio magna), 31: «Entre los ‘apremios’ (instantiae) preferenciales, pondremos en 14º lugar los apremios cruciales (instantias crucis), tomando el vocablo de las cruces que puestas en las bifurcaciones de caminos marcan las distintas direcciones.» The Works…, London, 1857, vol. 1, pág. 294.
       [4] V. J. B. Gurdon y J. A. Byrne (2003), “The First half-century of nuclear transplantation”. También el excelente artículo ilustrado de Christen Brownlee, “Nuclear Transfer:Bringing in the Clones”.

[5] Oswald Spengler, La Decadencia de Occidente, 2ª ed. 1923; trad. española de Manuel García Morente, Espasa-Calpe, 1998 (reedic. de 1923-26). Descargable en inglés, I Parte y II Parte. Cfr. M. López Corredoira, “Leer a Oswaldo Spengler”.