Epigenética, la nueva frontera de la medicina

Manel Esteller es investigador en la epigenética y genética del cáncer.

Si compartimos más del 90% de nuestro genoma con los chimpancés, si tenemos el mismo número de genes que los ratones, ¿por qué somos tan diferentes? ¿Qué define nuestra identidad genética?

En el pasado se pensó que era definida por los genes que heredamos de nuestros padres, pero el genoma es sólo una parte de la historia.

La otra tiene que ver con un campo de la ciencia considerado una de las nuevas fronteras de la medicina: la epigenética.

"El genoma es el abecedario del ADN, del material genético, y el epigenoma es toda la regulación de ese genoma. Si imaginamos un ordenador o computadora, el hardware es el genoma mientras que el software, toda la programación, es el epigenoma", dijo a BBC Mundo el doctor Manel Esteller, director del Programa de Epigenética y Biología del Cáncer del Instituto de Investigación Biomédica del Bellvitge, en Barcelona.

"Si imaginamos un ordenador o computadora, el hardware es el genoma mientras que el software, toda la programación, es el epigenoma"

Dr. Manel Esteller, director del Programa de Epigenética y Biología del Cáncer del Instituto de Investigación Biomédica del Bellvitge, Barcelona

El epigenoma representa cambios químicos que no afectan a la secuencia de ADN pero pueden modificar la expresión de los genes, activándolos o silenciándolos. Estas variaciones pueden aparecer debido a factores ambientales y pueden ser heredables.

"El código epigenético se superpone al código genético, es decir tenemos una instalación eléctrica que serían las bombillas, los cables, el genoma. La epigenética sería la serie de interruptores de la luz, que van encendiendo o apagando distintos genes".

Este epigenoma no es fijo sino dinámico y puede alterarse durante la vida de un individuo por diversos factores, como por ejemplo, el tabaco, el ejercicio o la nutrición.

El epigenoma es más flexible de lo que jamás se imaginó en el pasado y esto podría tener enormes implicaciones en el campo de la salud en el futuro, ya que significaría que tenemos más control sobre nuestro destino genético de lo que se pensaba.

Enfermedades distintas

"Los gemelos monozigóticos que son los que tienen el mismo ADN pueden tener enfermedades distintas porque aunque su genoma es el mismo, por la forma en que se encienden y apagan los genes por estas marcas que se añaden al ADN, tienen un epigenoma distinto", señaló Esteller.

"El tabaco altere el epigenoma". Foto: SPL

"El ADN está formado por Cs, Gs, As y Ds, por estas cuatro piezas del puzzle mezcladas en millones de combinaciones".

"Esa c puede ser una c o una metil-c, es decir, un grupo metilo añadido a la c. Un grupo metilo es un grupo carbono y tres grupos de hidrógeno. Eso que parece una tontería, algo muy pequeñito, hace que el gen debajo del metil-c esté inactivo. Si no tienes el grupo metilo está activo, y eso ya determina actividades distintas de los genes, enfermedades distintas".

Esteller explicó a BBC Mundo que el ADN de cada célula "mide dos metros si se desenrrollara y se pusiera recto, pero para que quepa dentro del núcleo de la célula lo que está es muy empaquetado. Quien enrolla eso es la epigenética que se encarga de enrollar de forma distinta el ADN en una neurona y en una célula del corazón. Ambas tienen el mismo ADN, el genoma es el mismo, pero sabemos que el aspecto es muy distinto, una hace neurotransmisores y la del corazón se contrae".

La epigenética es lo que ayudaría también a explicar las diferencias entre los seres humanos y otros primates.

"Por ejemplo, un primate tendría activo de forma epigenética un receptor del olor mientras que el humano no lo tendría, porque seguramente en la sociedad actual ya no necesita separar miles y miles de olores distintos".

Circunstancias ambientales

¿Cuán flexible es el epigenoma?

El ejercicio cambiaría en forma positiva el epigenoma.

"Hay un epigenoma sano, el de la salud, que es muy importante para permitir que los genes se expresen cuando deben expresarse y donde deben expresarse. Pero aparte de esto tenemos un epigenoma que se puede alterar por circunstancias ambientales diversas, por ejemplo el tabaco altera el epigenoma".

El ejercicio y la alimentación, en cambio, podrían alterar el epigenoma en forma positiva.

"Hay menos datos, pero hay estudios que demuestran, por ejemplo, que hábitos de sueño-vigilia correctos, alimentación correcta, ejercicio, también están asociados a mantener un epigenoma mas estable".

La Dra Juleen Zierat, del Instituto Karolinska en Suecia, se especializa en diabetes y está estudiando precisamente si el ejercicio cambia las marcas epigenéticas en nuestro tejido muscular.

En una de las pruebas que la Dra Zierat mostró a la BBC, el ejercicio induce cambios epigenéticos que hacen al tejido más eficiente en la metabolización de la glucosa y la combustión de grasa.

"No imaginábamos que veríamos esos cambios en respuesta al ejercicio", dijo Zierat.

El trabajo de la investigadora sugiere que podríamos tener mucho más control sobre nuestra salud futura de lo que se creía posible.

"Esta es toda una nueva frontera en medicina. Basándonos en este estudio podemos decir que algo como el ejercicio puede reprogramar el músculo y aumentar su capacidad de quemar más combustibles como glucose o grasas, y posiblemente prevenir el desarrollo de diabetes tipo 2 porque podríamos mantener los niveles de azúcar bajo control", dijo la investigadora a la BBC.

Estas modificaciones también pueden ser transmitidas a nuestros descendientes.

"Evidentemente el epigenoma de un ser humano se transmite a su descendencia como especie, la pregunta es si cambios en el epigenoma adquiridos en la vida de esa persona pueden ser transferidos a la siguiente generación. Eso puede suceder si el cambio afecta a las células germinales a los espermatozoides u ovocitos del hombre y la mujer y hay datos en ese sentido", explicó Esteller.

Genoma oscuro

El investigador español concordó en la descripción de la epigenética como una nueva frontera. "La genética lleva muchos años, la genética clásica empieza con Mendel. La epigenética moderna empieza hacia la mitad de los años 90 por tanto llevamos poco tiempo, pero es la última frontera. Es un nivel muy dinámico de cambio que permite adaptarse rápidamente a las condiciones ambientales".

Imagen de microscopio donde se ha teñido en rojo el ADN metilado de una celula. Imagen: gentileza Manel Esteller

"Y algo muy importante es que afecta lo que llamamos el genoma oscuro. En nuestro ADN los genes clásicos de toda la vida (que producen proteínas como hemoglobinas) son sólo un 10%. Hay un 90% del genoma que está haciendo otras cosas, regulando el resto del genoma haciendo que el ADN sea estable. Ese ADN oscuro sabemos que está activo y haciendo muchas cosas y esas cosas son muchas de ellas epigenéticas".

El Dr. Estellar investiga especialmente la epigenética relacionada con el cáncer.

"En la célula tumoral hay cambios epigenéticos que lo que hacen es inactivar a genes que deberían frenar el crecimiento y eso hace que la célula no tenga esos frenos y empiece a acelerar, a proliferar, a dividirse. Una las causas de los tumores son los cambios epigenéticos".

Una de las preguntas que el investigador y su equipo buscan responder es si es posible en el caso de un cáncer que tiene una alteración epigénetica revertirla para que recupere la memoria epigenética correcta.

"Estamos desarrollando fármacos que lo que hacen es volver a un perfil epigenético más o menos similar al fisiológico. De esa forma la célula que está proliferando deja de crecer porque recupera aquellas marcas epigenéticas que reprimen su proliferación. En la actualidad ya hay cinco fármacos aprobados para su uso de momento sólo en ciertas formas de leucemia y linfomas".

Libro de la vida

"Estamos desarrollando fármacos que lo que hacen es volver a un perfil epigenético más o menos similar al fisiológico. De esa forma la célula que está proliferando deja de crecer porque recupera aquellas marcas epigenéticas que reprimen su proliferación. "

Dr. Manel Estellar

Hace poco más de una década, cuando se anunció la decodificación del genoma humano, era tentador para el público pensar que descifrar y controlar enfermedades era un paso cercano.

Pero la mayoría de las enfermedades involucran muchos genes diferentes y es la epigenética la que esta permitiendo a los investigadores comprender cómo, dónde y cuándo se expresan.

"En el año 2000 podemos imaginar que el genoma nos dio un libro lleno de letras, pero no había separaciones entre las palabras, no había acentos gramaticales, no había cursivas ni había mayúsculas", explicó a BBC Mundo el Dr. Estellar.

"Era un libro en el que más o menos se puede entender algo, pero es muy difícil de seguir. Ahora estamos poniendo esas señales de puntuación y de ortografía en ese libro".