Los ojos humanos son complejos e irreparables, pero estructuralmente son similares (anatómicas y genéticas) a los del caracol manzana de agua dulce, por extraño que parezca. Lo interesante es que este animal puede regenerar completamente sus ojos y, un nuevo estudio en Nature, se ha centrado en la posibilidad de trasladar esta habilidad a los humanos.
La líder del estudio, Alice Accorsi, profesora adjunta de biología molecular y celular en la Universidad de California, Davis, estudia cómo estos caracoles regeneran sus ojos, con el objetivo de ayudar a restaurar la visión en personas con lesiones oculares.
“Los caracoles manzana son un organismo extraordinario – señala Accorsi en un comunicado -. Ofrecen una oportunidad única para estudiar la regeneración de órganos sensoriales complejos. Antes de esto, carecíamos de un sistema para estudiar la regeneración ocular completa”.
El equipo de Accorsi desarrolló métodos para editar el genoma del caracol manzana, lo que les permitirá explorar los mecanismos genéticos y moleculares detrás de la regeneración ocular. El caracol manzana dorado (Pomacea canaliculata) es una especie de agua dulce originaria de Sudamérica. Actualmente, es invasivo en muchos lugares del resto del mundo, pero Accorsi afirmó que las mismas características que hacen que los caracoles manzana sean tan invasivos también los convierten en un buen animal para trabajar en el laboratorio: son resistentes, su ciclo reproductivo es muy corto y tienen muchas crías.
Además de ser fáciles de criar en el laboratorio, los caracoles manzana tienen ojos de tipo cámara, los mismos que los humanos. Los caracoles, en general, son conocidos por su capacidad regenerativa desde hace siglos; en 1766, Lazzaro Spallanzini, un naturalista italiano, observó que los caracoles de jardín decapitados pueden regenerar toda su cabeza. Sin embargo, Accorsi es la primera en aprovechar esta característica en la investigación regenerativa.
“Cuando empecé a leer sobre esto, me preguntaba: ¿por qué nadie usa caracoles para estudiar la regeneración? – añade Accorsi -. Creo que se debe a que, hasta ahora, no habíamos encontrado el caracol perfecto para estudiar. Muchos otros caracoles son difíciles o muy lentos de reproducir en el laboratorio, y muchas especies también experimentan metamorfosis, lo que supone un reto adicional”.
Existen muchos tipos de ojos en el reino animal, pero los ojos tipo cámara son conocidos por producir imágenes de muy alta resolución. Constan de una córnea protectora, una lente para enfocar la luz y una retina que contiene millones de células fotorreceptoras que detectan la luz. Se encuentran en todos los vertebrados, algunas arañas, calamares y pulpos, y algunos caracoles.
Mediante una combinación de disecciones, microscopía y análisis genómico, el equipo de Accorsi demostró que los ojos del caracol manzana son anatómica y genéticamente similares a los ojos humanos.
“Trabajamos arduamente para demostrar que muchos genes que participan en el desarrollo del ojo humano también están presentes en el caracol – afirma Accorsi -. Tras la regeneración, la morfología y la expresión génica del nuevo ojo son prácticamente idénticas a las del original”.
Entonces, ¿cómo regeneran los ojos los caracoles tras una amputación? Los autores demostraron que el proceso dura aproximadamente un mes y consta de varias fases. Primero, la herida debe cicatrizar para prevenir infecciones y pérdida de líquido, lo que suele tardar unas 24 horas.
Luego, células no especializadas migran y proliferan en la zona. En el transcurso de aproximadamente una semana y media, estas células se especializan y comienzan a formar estructuras oculares, como el cristalino y la retina. Para el día 15, tras la amputación, todas las estructuras del ojo están presentes, incluido el nervio óptico, pero estas estructuras continúan madurando y creciendo durante varias semanas más.
“Aún no tenemos pruebas concluyentes de que puedan ver imágenes, pero anatómicamente, tienen todos los componentes necesarios para formar una imagen – confirma Accorsi-. Sería muy interesante desarrollar un ensayo de comportamiento para demostrar que los caracoles pueden procesar estímulos con sus nuevos ojos de la misma manera que lo hacían con sus ojos originales. Estamos trabajando en ello”.
El estudio también investigó qué genes estaban activos durante el proceso de regeneración y demostraron que, inmediatamente después de la amputación, los caracoles tenían alrededor de 9000 genes que se expresaban a un ritmo diferente al de los ojos de caracoles adultos normales. Después de 28 días, 1175 genes aún se expresaban de forma diferente en el ojo regenerado, lo que sugiere que, aunque los ojos parecen completamente desarrollados después de un mes, la maduración completa podría tardar más. Para comprender mejor cómo los genes regulan la regeneración, Accorsi desarrolló métodos para editar el genoma de los caracoles mediante CRISPR-Cas9.
“La idea es mutar genes específicos y luego ver qué efecto tiene en el animal, lo que puede ayudarnos a comprender la función de las diferentes partes del genoma”, señala Accorsi.
Como primera prueba, el equipo utilizó CRISPR/Cas9 para mutar un gen llamado pax6 en embriones de caracol. Se sabe que Pax6 controla el desarrollo y la organización del cerebro y los ojos en humanos, ratones y moscas de la fruta. Al igual que los humanos, los caracoles tienen dos copias de cada gen: una de cada progenitor. Los investigadores demostraron que cuando los caracoles manzana tienen dos versiones no funcionales de pax6 se desarrollan sin ojos, lo que demuestra que pax6 también es esencial para el desarrollo ocular inicial en los caracoles manzana.
Accorsi está trabajando en el siguiente paso: comprobar si pax6 también desempeña un papel en la regeneración ocular. Para determinarlo, los investigadores deberán mutar o desactivar pax6 en caracoles adultos y luego evaluar su capacidad regenerativa. También está investigando otros genes relacionados con los ojos, incluyendo genes que codifican partes específicas del ojo, como el cristalino o la retina, y genes que controlan pax6.
“Si encontramos un conjunto de genes importantes para la regeneración ocular, y estos genes también están presentes en vertebrados, en teoría podríamos activarlos para permitir la regeneración ocular en humanos”, concluye Accorsi.