Una experiència de PhD: Dra. Claudia Cano

Les malalties minoritàries són aquelles que afecten a menys d’una de cada 2.000 persones. Tot i que individualment són poc freqüents, existeixen gairebé 7.000 malalties minoritàries que, en conjunt, afecten el 7% de la població mundial (més de 36 milions de persones només a Europa).

Una d’aquestes és la malaltia de Lesch-Nyhan, un trastorn genètic recessiu lligat al cromosoma X causat per la deficiència completa de l’enzim hipoxantina-guanina fosforibosil transferasa (HPRT). Aquest enzim forma part de la via de reciclatge de purines i permet utilitzar bases lliures com la guanina o la hipoxantina per generar nucleòtids essencials. En absència d’HPRT, les cèl·lules perden el seu principal mecanisme de reciclatge i depenen exclusivament de la síntesi de novo de purines.

Tot i que la malaltia de Lesch-Nyhan és una malaltia metabòlica, els pacients presenten greus símptomes neurològics, incloent-hi distonia, espasticitat, alteracions en el desenvolupament cognitiu i comportaments autolesius. La relació exacta entre la deficiència de l’enzim HPRT i els símptomes neurològics encara no està completament clara.

L’estudi de malalties neurològiques rares presenta reptes importants, com la impossibilitat d’estudiar directament el neurodesenvolupament en pacients o l’escassetat de mostres. Per això, recorrem a models experimentals. Tanmateix, els models animals deficients en HPRT no reprodueixen els principals símptomes neurològics observats en humans i les cèl·lules derivades de pacients semblen comportar-se igual que les cèl·lules control en condicions de cultiu estàndard. Això ens va portar a preguntar-nos si aquestes condicions estàndard són realment comparables a les d’un organisme viu. La resposta és que no.

Els medis de cultiu convencionals, tot i que han anat perfeccionant-se des de les primeres formulacions, contenen concentracions no fisiològiques de diversos components: excés d’alguns nutrients i manca de metabòlits importants. Un exemple clau és l’àcid fòlic, una vitamina essencial per a la síntesi de novo de purines, que és l’única font d’aquests nucleòtids en pacients amb malaltia de Lesch-Nyhan. Estudis previs del nostre grup van demostrar que reduir la concentració d’àcid fòlic al medi, dels nivells convencionals (2200 nM) als nivells fisiològics (25 nM), revela alteracions en fibroblasts derivats de pacients que no s’observen en condicions estàndard.

A partir d’aquesta premissa, la meva tesi va començar analitzant com els nivells fisiològics d’àcid fòlic poden alterar la síntesi de purines en diverses línies tumorals. Vam observar resultats interessants: condicions fisiològiques d’àcid fòlic al medi poden alterar el metabolisme d’algunes línies cel·lulars com HEK293T, Jurkat o A549, produint acumulació de ZMP (un intermediari de la via de síntesi de novo de purines), tal com ja havíem observat en fibroblasts. En canvi, altres línies com HeLa o EHEB no acumulaven ZMP, cosa que indica una menor dependència d’aquesta via.

Aquests resultats ens van portar a utilitzar Plasmax-PV, un medi amb un perfil nutricional que reprodueix concentracions fisiològiques de nutrients i vitamines. L’ús d’aquest medi ens ha permès comprovar que la via de novo de purines és especialment sensible en limfòcits en condicions fisiològiques. Com a conseqüència, observem que els limfòcits T tumorals (cèl·lules Jurkat) mostren una major sensibilitat al metotrexat (un antifolat utilitzat com a fàrmac per al tractament de leucèmies i artritis reumatoide) quan es cultiven en condicions fisiològiques. Aquest descobriment obre la possibilitat de desenvolupar teràpies més efectives i amb dosis més ajustades, reduint així efectes adversos deguts al sobretractament.

La darrera part del nostre estudi es va centrar a traslladar aquests medis fisiològics a models cel·lulars de la malaltia de Lesch-Nyhan. Vam observar que Plasmax-PV indueix acumulació de ZMP en fibroblasts de pacients i no en controls, a més d’incrementar els nivells de transportadors d’àcid fòlic, cosa que suggereix una adaptació funcional d’aquestes cèl·lules.

Com a perspectiva de futur, l’objectiu seria poder estudiar el neurodesenvolupament en cèl·lules control i derivades de pacients amb malaltia de Lesch-Nyhan en condicions fisiològiques, per determinar si les concentracions de vitamines i altres metabòlits hi juguen un paper rellevant, un aspecte que fins ara havia passat desapercebut. Durant la meva estada al laboratori del Dr. H.A. Jinnah (Universitat d’Emory), i gràcies a la guia de Diane Sutcliffe, vaig aprendre a cultivar, expandir i caracteritzar cèl·lules pluripotencials induïdes (iPSC) derivades de pacients, així com a diferenciar-les en progenitors neuronals (NSC). Aquesta experiència ens ha permès, al nostre laboratori de la UAB, cultivar iPSC i diferenciar-les en NSC en condicions estàndard, i comprovar que aquestes cèl·lules es poden mantenir in vitro amb nivells fisiològics d’àcid fòlic tot conservant els seus marcadors de diferenciació.

Tots aquests avenços obren noves preguntes, i aquesta és precisament l’essència de la ciència: un camí en què cada resposta il·lumina noves incògnites. Potser la pròxima vegada que posem les nostres cèl·lules en una placa de Petri ens hauríem de preguntar si les condicions que donem per fet realment reflecteixen el seu entorn natural. Aquesta recerca constant per entendre millor allò que estudiem és el que impulsa el progrés científic.

No obstant això, aquest progrés no depèn només de la curiositat o la dedicació. Perquè aquestes preguntes puguin explorar-se i transformar-se en coneixement, és imprescindible una estructura que garanteixi estabilitat, suport i continuïtat. I aquí és on la realitat es torna més complexa. La ciència a Espanya continua marcada per convocatòries inestables, manca d’inversió sostinguda i trajectòries professionals difícils de consolidar. Sense el temps, els recursos i la seguretat necessaris, idees amb gran potencial s’estanquen i equips formats durant anys es dispersen. Apostar per la ciència significa apostar per les persones que la fan possible i assegurar-los condicions que permetin construir carreres duradores i produir coneixement valuós per a la societat.

Potser per això, en mirar enrere, m’adono que tan importants com els resultats científics han estat les persones que m’han acompanyat en aquest camí. A més de l’aprenentatge professional que m’ha aportat aquesta tesi, m’emporto la guia del Dr. José Manuel López i del Dr. Daniel Iglesias Serret, que m’han orientat i donat suport; el companyerisme i la inspiració de la Dra. Paula Escudero i Neus Ontiveros; i la complicitat dels meus companys doctorands de la unitat, amb qui hem creat una xarxa que ens ha sostingut tant en els dies bons com en els no tan bons. Perquè una tesi és un món, però aquest món només es construeix gràcies a aquells que el comparteixen amb tu.

Dra. Claudia Cano Estrada