Un laboratorio de la UNLV utiliza ranas africanas de garras para desentrañar los secretos de la regeneración ocular humana

La regeneración ha sido durante mucho tiempo materia de ciencia ficción. En la UNLV, los investigadores están estudiando ahora a unas ranas capaces de regenerar sus ojos en cuestión de días, un trabajo que podría acercar esa idea a la realidad para los pacientes humanos.

Al frente de esta iniciativa se encuentra Kelly Ai-Sun Tseng, profesora de la Facultad de Ciencias de la Vida de la UNLV, cuyo laboratorio se centra en comprender cómo funciona la regeneración natural a un nivel fundamental. Mediante el estudio de especies como la rana africana de garras, Tseng y su equipo pretenden identificar los procesos biológicos que subyacen a la reparación de los tejidos y aplicar esos hallazgos a estudios con mamíferos, con el objetivo a largo plazo de desarrollar terapias que puedan ayudar a restaurar la visión en los seres humanos.

"Necesitamos comprender los procesos fundamentales de cómo ocurre la regeneración natural y… podemos usar este conocimiento para trasladarlo a estudios con mamíferos y, con suerte, a terapias humanas para promover la regeneración y la reparación," dijo Tseng.

Tseng llegó a la UNLV en 2012 y lidera el desarrollo del primer programa de laboratorio de la región dedicado a la investigación sobre la regeneración celular.

Su experiencia previa incluye el estudio de la capacidad de los renacuajos para regenerar sus colas y qué señales desencadenan la regeneración.

Los seres humanos carecen de la capacidad de regenerarse, pero diversas especies de insectos y animales —como gusanos, lagartijas, peces cebra, ajolotes y la Xenopus laevis, o rana africana de garras— regeneran partes de su cuerpo en todas las etapas de su vida.

La rana africana de garras es una especie acuática nativa de algunas partes de África, donde prefiere pasar su tiempo alimentándose y reproduciéndose en aguas estancadas.

Los machos pesan alrededor de 2 onzas y miden de 2 a 2.5 pulgadas de largo, mientras que las hembras pesan unas 7 onzas y miden de 4 a 4.5 pulgadas de largo, según el Instituto Nacional de Biología de la Conservación y el Zoológico del Smithsonian.

Estas ranas se consideran una especie clásica de investigación biomédica debido a su similitud genética con los humanos, y sirven como un modelo establecido por sus capacidades regenerativas, dijo Tseng.

En su etapa de larvas, las ranas pueden regenerar brazos y piernas, partes de su cerebro e incluso sus nervios ópticos hasta la edad adulta.

Tras mudarse a Las Vegas desde Cambridge, Massachusetts, donde obtuvo su doctorado en la Universidad de Harvard, Tseng quería continuar su investigación posdoctoral sobre si se pueden estimular diferentes órganos con señales biológicas similares para que se regeneren.

Eso llevó finalmente a Tseng y a sus equipos a centrarse específicamente en el ojo, que "es un órgano muy importante," pero "también muy accesible y, en las ranas, ya se sabe mucho sobre cómo se desarrolla normalmente el ojo," dijo Tseng.

Cuando las observaciones iniciales revelaron que las larvas de rana pueden regenerar sus ojos, Tseng dedicó la mayor parte de su tiempo en el laboratorio a documentar cómo se regeneran para comprender los mecanismos biológicos de la célula.

El ojo tardó solo unos cinco días en volver a crecer, sin que se pudiera distinguir del ojo original, sin lesiones, dijo Tseng.

Según el conocimiento de Tseng, el laboratorio de la UNLV es el primero en estudiar este modelo de regeneración ocular, un fenómeno que los investigadores de Tseng en la UNLV observaron, caracterizaron y establecieron.

"Tenemos anteojos que nos ayudan a ver mejor, y luego tenemos cirugías de cataratas que realmente nos ayudan a ver mejor, pero una de las cosas que no podemos hacer es regenerar nuestros ojos si se dañan, aunque están trabajando en ello," dijo el presidente interino de la UNLV, Chris Heavey, sobre el proyecto. "Es increíble, la próxima generación de evolución o innovaciones que impulsarán el bienestar humano."

Un tanque con cuatro ranas africanas de garras se encuentra sobre una mesa dentro del Laboratorio Tseng, rodeado de grandes modelos de ojos, carteles informativos, microscopios y diversas pegatinas, peluches, llaveros e imanes de ranas.

Los animales han sido cuidados por Tseng y su equipo de investigadores de posgrado y pregrado, como José Guerra, de 23 años, quien se graduó de la UNLV en invierno; la estudiante de doctorado de segundo año Madison Frederick, de 26 años; y Belén Gutiérrez, de 24 años, estudiante de doctorado de tercer año.

Guerra y Gutiérrez se unieron al equipo del laboratorio de Tseng cuando eran estudiantes de licenciatura en la UNLV; Guerra buscaba marcar una diferencia en el mundo a través de la investigación, mientras que Gutiérrez creció con un interés en el campo de la regeneración.

Frederick se unió hace dos años cuando comenzó sus estudios de doctorado en la UNLV y descubrió el programa de Tseng, que encajaba con la experiencia previa de Frederick en el estudio de enfermedades neurodegenerativas.

Los tres estudiantes trabajan en diversos proyectos dentro del laboratorio que se relacionan con los anfibios de cuatro patas.

Guerra se está convirtiendo en una pionera en un campo emergente en la intersección de la biología y la física cuántica al estudiar cómo los efectos cuánticos —como los campos magnéticos— pueden afectar la regeneración y el crecimiento de los tejidos.

Identificar los tipos de células madre que son capaces de regenerarse es el trabajo de Frederick, lo cual hace utilizando proteínas fluorescentes especiales, un método que, según ella, "es realmente interesante y una gran fortaleza de nuestro modelo."

Gutiérrez utiliza escáneres micro-CT para generar representaciones en 3D de los ojos de las ranas africanas de garras, de modo que pueda analizar la estructura y cómo esta se ve afectada por el proceso de regeneración. También trabaja con sistemas de modelado por computadora para producir imágenes similares que ayudan a los investigadores a obtener una mejor visión de la estructura del ojo y su forma a lo largo del proceso de regeneración.

Tseng explicó que los científicos deben comprender primero el proceso fundamental de cómo ocurre la regeneración natural. Luego, dijo, pueden comenzar a desarrollar terapias regenerativas para los seres humanos. El objetivo a largo plazo es trasladar su investigación actual a estudios con mamíferos y, eventualmente, a terapias para humanos.

Pero todo comienza con la identificación de las células madre que impulsan la regeneración y la comprensión de las propiedades moleculares y cómo estas impactan en otros tejidos.

Para los estudiantes, la experiencia es también una forma de ampliar sus horizontes y representar a la UNLV.

Los tres estudiantes y otros que han trabajado con Tseng han asistido a conferencias, han presentado sus investigaciones, han establecido contactos en eventos fuera de la UNLV y han ganado premios por su trabajo.

Gutiérrez dijo que en la escuela secundaria no le dijeron que dedicarse a la investigación fuera una opción profesional viable y que no pensaba que en el futuro estaría estudiando ranas. Pero le gusta tanto que ha decidido quedarse todo el tiempo que pueda.

Guerra, quien dijo que "es realmente genial estar en la vanguardia de la ciencia," planea cursar un posgrado en la UNLV también y seguir trabajando con Tseng.

"Me siento muy agradecido simplemente por estar en la escuela de posgrado," dijo Frederick. "Me encanta que nuestra investigación tenga el potencial de tener un gran impacto, es decir, estamos estudiando algo que realmente puede marcar una diferencia en la vida de las personas, y que estamos estudiando algo tan novedoso. Nuestro laboratorio es el primero en caracterizar esto, así que cada día puedes ver algo que tal vez nadie haya visto antes, y esa es una oportunidad realmente genial."