Investigación sobre Cloroplastos en Células Animales
Los cloroplastos, las partes de las células que permiten a las plantas y a las algas realizar la fotosíntesis, se cree que se originaron hace más de 1.000 millones de años, cuando las cianobacterias fotosintéticas vivían de forma simbiótica dentro de otros organismos celulares primitivos. Replicar el desarrollo de esta capacidad fotosintética en otras células hoy en día—colocando cloroplastos dentro de células animales—se pensaba que era imposible: las células animales reconocen los cloroplastos como cuerpos extraños y los digieren. Sin embargo, un equipo de investigación japonés ha cambiado esta perspectiva. Han desarrollado una técnica para aislar cloroplastos activos fotosintéticamente de la alga primitiva Cyanidioschyzon y trasplantarlos en células de ovario de hámster chino (CHO), un tipo de línea celular animal cultivada, y aún así retener su funcionalidad.
Resultados del Transplante de Cloroplastos
“Hasta donde sabemos, esta es la primera vez que se ha confirmado el transporte de electrones fotosintético en cloroplastos trasplantados a células animales”, explica el profesor Yukihiro Matsunaga de la Universidad de Tokio. El transporte de electrones es un proceso clave por el cual las plantas y las algas generan energía química, apoyando varias funciones celulares. El equipo de Matsunaga logró transferir los cloroplastos promoviendo la fagocitosis por las células CHO, que es el proceso mediante el cual las células digieren y descomponen sustancias extrañas.
El equipo de investigación utilizó microscopía láser de fluorescencia y microscopía de superresolución para capturar imágenes en secciones transversales de las células y observar cómo se comportaban tanto las células como los cloroplastos. Encontraron que los cloroplastos que habían sido absorbidos por las células CHO estaban presentes dentro del citoplasma, el líquido que llena el interior de la célula, con algunos rodeando el núcleo celular. Después de que los cloroplastos fueron absorbidos, las células CHO mostraron signos de comportarse normalmente, por ejemplo, continuando dividiéndose.
Implicaciones para la Ingeniería de Tejidos
Observaciones adicionales utilizando un microscopio electrónico revelaron que la estructura de la membrana tilacoide de los cloroplastos—donde se encuentran las enzimas requeridas para la fotosíntesis—se mantuvo durante al menos dos días. Las mediciones de actividad fotosintética utilizando imágenes microscópicas y modulación por pulsos también confirmaron que el transporte de electrones para la fotosíntesis era normal durante este período. Sin embargo, en el cuarto día después de la transferencia, la estructura de la membrana tilacoide colapsó y la actividad fotosintética de los cloroplastos disminuyó significativamente.
Esta investigación apunta a nuevas posibilidades en la ingeniería de tejidos. Los órganos artificiales, la carne artificial y las láminas de piel hechas de múltiples capas celulares tienen un crecimiento limitado cuando el tejido se expone a bajos niveles de oxígeno. Si se pudieran agregar células que incorporan cloroplastos, podría ser posible suministrar oxígeno al tejido y promover su crecimiento simplemente iluminándolo.
Futuras Investigaciones
Pero para lograr esto, se requiere una tecnología que permita a los cloroplastos trasplantados mantener la actividad fotosintética por más tiempo dentro de las células animales. Según el equipo de investigación, en el futuro también será necesario cuantificar la cantidad de oxígeno generado por los cloroplastos trasplantados y la cantidad de dióxido de carbono fijado dentro de las células animales, lo que se puede hacer utilizando una técnica llamada etiquetado isotópico. El equipo de investigación continuará su trabajo, con el objetivo final de crear células “planimal” que tengan capacidades vegetales. Las células planimal, si es posible, podrían revolucionar múltiples industrias, incluyendo la investigación médica, la producción de alimentos y la generación de energía.
Esta historia apareció originalmente en WIRED Japón y ha sido traducida del japonés.
Fuente y créditos: www.wired.com
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