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Científicos de la UNAM usan el pez cebra ornamental en investigación biomédica

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Ciudad de México, México, 11 de marzo de 2021, México Ambiental.- El pez cebra, por su semejanza con el ser humano, como modelo experimental, “… está en la vanguardia en la investigación biomédica e incluso en las neurociencias”, definió Fernando López Casillas, investigador del Instituto de Fisiología Celular de la UNAM, al señalar que este organismo, ofrece una película completa de procesos biológicos durante el desarrollo embrionario, a diferencia de otros modelos animales de laboratorio como el ratón, que sólo presentan una fotografía instantánea.

Son sólo dos ventajas del pez cebra como modelo experimental, sostiene el investigador del Instituto de Fisiología Celular (IFC), quien afirmó que por su similitud (mismas estructuras, mismos diseños genéticos a nivel básico), el pez cebra y el ser humano son comparables, pero con fisiologías diferentes. Ambos son vertebrados y sus embriones son tan parecidos que sólo un ojo avizor puede distinguir uno de otro al inicio del desarrollo.

A escala molecular la cercanía es mayor. Ambos tienen un genoma de tamaño similar: “más o menos, grosso modo, el mismo número de genes”. En escalas filogenéticas no estamos “tan alejados”. Por su material genético de base, en su estructura corporal de vertebrados, somos especies emparentadas, insistió el científico.

El pez cebra tiene cierto gen que no se sabe para qué le sirve, pero que, al activarse, experimentalmente en el laboratorio, se detona el desarrollo de estructuras propias de organismos con extremidades anteriores y que normalmente no se ven en los peces silvestres. “Echan como primordios de brazos”.

El desarrollo embrionario del pez cebra ocurre en cinco días. Y en las primeras 24 horas el embrión es completamente transparente. Transparencia que puede durar todo el periodo larvario, si se inhibe la síntesis de la melanina.

Como su desarrollo es externo, fuera de la madre, es perfectamente visible bajo el microscopio. Eso es imposible en ratones. Para ver etapas hay que sacrificar a la ratoncita y sacar los embriones. En cambio, en el pez cebra uno ve en tiempo real la evolución de las estructuras a lo largo del tiempo.

Gracias a la facilidad con que se pueden manipular sus genomas, se han creado diversas líneas de pez cebra con “marcajes moleculares”, por medio de la expresión de proteínas fluorescentes, con las cuales se puede observar cómo se forman estructuras señaladas específicamente, como el sistema circulatorio, el corazón, entre otros.

Permite visualizar, en tiempo real, cómo evolucionan las estructuras embrionarias, cómo se ensamblan y crecen las células, incluso sus mecanismos moleculares, así como el efecto de algún compuesto o fármaco. Por ejemplo, se puede investigar qué genes determinan el desarrollo de una conexión vascular, de una válvula cardiaca o de un circuito neuronal.

Se puede hacer que los genes sean reporteros específicos para todos los linajes celulares. Pintarlos con la proteína fluorescente para que reporten la evolución embrionaria “de cualquier estructura y en cualquier momento”.

López Casillas, dijo que con las técnicas del CRISPR (herramienta de edición genética que está revolucionando la medicina y la agricultura) se pueden iluminar genes a voluntad, de manera más precisa, y mapear las funciones génicas, como nunca.

A pesar de que el cerebro del pez cebra “no es nada comparable al cerebro humano”, tiene peculiaridades que pueden observarse mejor que con las técnicas que se usan para otras especies.

En el pez cebra, con técnicas optogenéticas es posible estudiar X neurona de Y circuito de tal región del cerebro, en menos tiempo (semanas) que en un ratón (meses).

A escala molecular la cercanía es mayor. Ambos, pez cebra y seres humanos, tienen un genoma de tamaño similar, y más o menos, el mismo número de genes. Foto UNAM.

López Casillas participó en la identificación y clonación del betaglicano o receptor tipo 3, proteína anclada en las membranas celulares.

El betaglicano tiene la capacidad de unir un compuesto llamado Transforming Growth factor Beta o Factor de Crecimiento Transformante tipo Beta (TGF-ß).

El TGF-ß es una molécula que “hace un montón de cosas” tanto en el desarrollo embrionario como en el organismo adulto. Está asociado a la cicatrización, a la proliferación celular y la apoptosis, entre otros procesos celulares.

Se descubrió que afecta de manera negativa la división celular. Si pones insulina u otro factor de crecimiento en las células –señala el experto del IFC– incrementas la proliferación celular, y si pones TGF-ß, dejan de dividirse.

Considerado por otros investigadores un gen accesorio “que no sirve para nada”, López Casillas descubrió que la presencia del betaglicano hace que el TGF-ß tenga “una potencia al máximo” o, en ciertas circunstancias, un efecto bloqueador del TGF-beta.

Luego un grupo en Australia descubrió en un modelo murino que el betaglicano era indispensable para el desarrollo del corazón. “Los ratones, cuando les falta el gen del receptor tipo 3, se mueren a mitad del desarrollo”, lo cual es un fuerte argumento en contra de esa accesoriedad.

En experimentos en pez cebra, el especialista universitario descubrió también que apagar la expresión del gen del receptor tipo 3 o betaglicano, “causa problemas en la vasculatura embrionaria”.

Este sorpresivo hallazgo abrió otras vertientes de observación para el grupo del IFC. Una de ellas es el estudio del mecanismo molecular del betaglicano en el desarrollo del angiogénesis y otras estructuras embrionarias.

Otro proyecto es con científicos del Instituto Nacional de Cancerología. Se está inyectando células cancerígenas en pez cebra para medir su capacidad proliferativa y tumoral.

Con el Instituto de Química de la UNAM se examinan sondas fluorescentes para ver qué estructuras del pez se unen a estos compuestos.

Otro tipo de indagación que se puede hacer en pez cebra son ensayos de toxicidad. Probar compuestos para tratar el cáncer. También tamizajes para farmacología: probar un fármaco que afecte algún proceso patológico para mejorarlo o cambiar “su selectividad”.

Asimismo, se puede estudiar en el pez cebra trastornos genéticos que representen modelos de enfermedades humanas para ver la posibilidad de algún tratamiento farmacológico.

“Prácticamente no hay ninguna área de la biomedicina en donde el pez no tenga utilidad”, indica.

El estudio del betaglicano y de la evolución embrionaria en el modelo Zebrafish es un rompecabezas. “No faltará quien ponga una pieza al lado de la tuya para ir armándolo” hasta que esté completa la foto.

“En el futuro vamos a tener una foto muy grande no sólo del gen sino también de los procesos en los que participa.”

Todo es ciencia básica, pero si en el camino generamos conocimiento útil en terapia y diagnóstico “será muy bueno, como ya lo hicimos cuando descubrimos que una forma del betaglicano reduce los efectos nocivos del exceso del TGF-beta”.

 

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