Dilucidar el ciclo celular del parásito de la malaria
Cuando una persona contrae malaria (también llamada paludismo), «Plasmodium falciparum», el parásito responsable de esta enfermedad, se desarrolla primero en las células del hígado y, después, en los glóbulos rojos. El parásito se multiplica dentro de los glóbulos rojos a través de sucesivos ciclos que terminan por romper las células hospedadoras, para así continuar el proceso de multiplicación celular. Curiosamente, aún se sabe muy poco sobre la compleja dinámica del ADN que subyace al ciclo celular del parásito. Por ello, el objetivo del proyecto PlasmoCycle, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, era ahondar en este proceso. «El ciclo celular de “P. falciparum” es muy atípico, por lo que carecíamos de buenos ejemplos de los que partir», explica Catherine Merrick, profesora asociada del Departamento de Anatomía Patológica de la Universidad de Cambridge e investigadora principal del proyecto PlasmoCycle. A diferencia de casi todas las células eucariotas, el parásito de la malaria no se divide por fisión binaria. Además su ciclo vital incluye múltiples fases y, por tanto, lo que es aplicable a una fase puede no serlo a otra. En PlasmoCycle, Merrick y su equipo investigaron la dinámica de la replicación del ADN en el parásito de la malaria, así como la influencia del entorno del hospedador humano y de la exposición a fármacos antipalúdicos.
Estudio de la extraña y compleja replicación del parásito de la malaria
En primer lugar, el equipo de PlasmoCycle creó nuevas tecnologías basadas en una innovación de Merrick, a saber: añadir a los parásitos el gen de la timidina cinasa, que permite marcar el ADN replicante de forma sensible, rastreable y cuantificable. A continuación, los investigadores evaluaron todos los parámetros básicos del ciclo celular, tanto en la fase hemática asexual como en la fase sexual de replicación muy rápida, mediante el estudio de múltiples células individuales. Este estudio se llevó a cabo con dos especies del parásito de la malaria infecciosa humana, ya que cada una de ellas exhibe un tiempo total de replicación en su célula hospedadora, y su posterior ruptura, diferente. Después, se pasó del nivel de célula única al nivel de molécula única de ADN, en el que se examinaron diferentes cuestiones como, por ejemplo, el origen y la velocidad de replicación. Con todos estos conocimientos, los investigadores se plantearon todo un conjunto de preguntas de investigación para estudiar los efectos de los fármacos antipalúdicos en el ADN, así como del efecto de la privación de nutrientes.
Conocimientos sin precedentes del ciclo celular de la malaria
Uno de los principales resultados del proyecto fue la definición de todos los parámetros de replicación en la fase hemática del parásito de la malaria, con un detalle espaciotemporal sin parangón. «Descubrimos que los parámetros eran algo diferentes para cada una de las especies», destaca Merrick. En la fase sexual del ciclo de vida, caracterizada por una rápida replicación, el equipo detectó una elevada tasa de error y una falta total de «puntos de control» —que supervisan y controlan el ciclo—, lo que sugiere que esta fase compensa la velocidad por la precisión. De hecho, los investigadores encontraron algunas de las primeras pruebas de la existencia de «puntos de control» en la fase asexual, caracterizada por una replicación más lenta. Por ejemplo, cuando se producen daños en el ADN, la replicación del ADN se puede ralentizar. De todos modos, es necesario efectuar investigaciones más precisas para saber cómo se produce exactamente este proceso. «Estos parásitos son unos eucariotas tan raros y primitivos que gran parte de su biología es totalmente diferente», explica Merrick. En el proyecto también se empezó a dilucidar cómo factores de estrés, como los fármacos antipalúdicos dañinos para el ADN o la privación de nutrientes, pueden afectar al proceso básico de replicación. «Ello es importante porque la rapidez con la que se replican estos parásitos es esencial para la progresión de la malaria», añade Merrick.
Guiar futuras estrategias antipalúdicas
Aunque el objetivo principal del proyecto era comprender mejor la biología tan inusual del parásito de la malaria, los resultados podrían ayudar a futuros desarrollos médicos para combatirlo. «Cuanto más sepamos sobre el proceso de replicación, mayor información tendremos en el futuro para diseñar tratamientos», concluye Merrick.
Palabras clave
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