Investigadores de la Universidad de Utrecht han creado un sensor fluorescente que permite a los científicos observar el daño y la reparación del ADN en tiempo real dentro de células vivas e incluso en organismos completos. Construido a partir de componentes de una proteína celular natural, esta herramienta ofrece vistas continuas de la dinámica de reparación minimizando la interferencia con los mecanismos propios de la célula. El trabajo, publicado en Nature Communications, podría ayudar en la investigación del cáncer, pruebas de fármacos y estudios sobre el envejecimiento.
El ADN dentro de las células se daña constantemente por fuentes como la luz solar, productos químicos, radiación y la actividad metabólica normal. La mayoría de estos daños se reparan rápidamente y de manera eficiente, pero cuando la reparación falla, los errores resultantes pueden contribuir al cáncer, el envejecimiento y otras enfermedades, según investigadores de la Universidad de Utrecht.
Hasta hace poco, los científicos estudiaban principalmente estos eventos de reparación utilizando métodos de instantáneas que requerían matar y fijar células en diferentes puntos temporales. Estos enfoques ofrecían solo vistas aisladas de un proceso altamente dinámico y dificultaban seguir cómo se forma el daño y se resuelve con el tiempo.
El nuevo sensor cambia eso al permitir el monitoreo en tiempo real del daño en el ADN en sistemas vivos. Utiliza una etiqueta fluorescente unida a un pequeño dominio derivado de una de las propias proteínas de la célula, que se une brevemente a un marcador específico que aparece en el ADN dañado. Dado que esta interacción es suave y reversible, el sensor puede iluminar los sitios de daño sin interrumpir sustancialmente los mecanismos de reparación de la célula, proporcionando una imagen más realista de la respuesta.
El investigador principal Tuncay Baubec describió la ventaja en una entrevista publicada por la Universidad de Utrecht: «Nuestro sensor es diferente. Está construido con partes tomadas de una proteína natural que la célula ya utiliza. Se enciende y apaga en el sitio de daño por sí solo, por lo que lo que vemos es el comportamiento genuino de la célula».
El biólogo Richard Cardoso da Silva, quien diseñó y probó la herramienta, recordó un momento clave en el proyecto. «Estaba probando algunos fármacos y vi que el sensor se iluminaba exactamente donde lo hacían los anticuerpos comerciales», dijo. «Ese fue el momento en que pensé: esto va a funcionar».
En experimentos de laboratorio, el equipo utilizó el sensor para seguir cómo aparecen y desaparecen las señales de daño con el tiempo en células cultivadas, capturando la secuencia completa de reparación del ADN en una sola grabación continua en lugar de en múltiples experimentos separados. Los investigadores pudieron ver cuándo surgía el daño, qué tan rápido se acumulaban las proteínas de reparación en el sitio y cuándo desaparecía la señal a medida que la célula resolvía el problema.
El sensor también funcionó bien en un organismo completo. Colaboradores de la Universidad de Utrecht probaron la sonda basada en proteínas en el gusano nematodo Caenorhabditis elegans, un modelo ampliamente utilizado en biología. Allí, detectó roturas programadas de ADN que se forman durante el desarrollo. Baubec dijo que esto mostró que «la herramienta no es solo para células en el laboratorio. También puede usarse en organismos vivos reales».
Dado que el sensor es modular, los científicos pueden vincularlo a otros componentes moleculares. Según el comunicado de la Universidad de Utrecht, esta flexibilidad podría permitir a los investigadores mapear dónde ocurre el daño en el ADN en todo el genoma, analizar qué proteínas se reúnen en sitios dañados e incluso mover el ADN dañado a diferentes posiciones en el núcleo para probar cómo la ubicación influye en la reparación.
Aunque el sensor no es un tratamiento, el equipo espera que apoye la investigación médica y toxicológica. Muchas terapias contra el cáncer y compuestos experimentales funcionan dañando el ADN en células tumorales, y las pruebas en etapas iniciales a menudo dependen de anticuerpos para medir cuánto daño causa un fármaco. El grupo de Utrecht informa que su sensor de células vivas podría hacer que tales evaluaciones sean más baratas, rápidas y precisas, y también podría ayudar en estudios sobre el envejecimiento natural y en el monitoreo de la exposición a radiación u otros agentes mutagénicos.
El trabajo se describe en la revista Nature Communications bajo el título «Lectores de cromatina diseñados rastrean la dinámica de la cromatina dañada en células y animales vivos», liderado por el primer autor Richard Cardoso da Silva y el autor principal Tuncay Baubec. La Universidad de Utrecht dice que el equipo ha puesto la herramienta a disposición abiertamente, con información y constructos compartidos en línea para que otros laboratorios puedan comenzar a usar el sensor en su propia investigación de reparación del ADN.
