Científicos logran introducir fotosíntesis en células animales y abren la puerta a tratar enfermedades

Un equipo de la Facultad de Medicina de la Universidad de Zhejiang halló un método para insertar nanopartículas fotosintéticas de origen vegetal en células animales. La técnica, activada por luz, mejoró la salud de los especímenes y prolongó su vida útil en experimentos con ratas y conejos que sufrían enfermedades degenerativas.

Los investigadores publicaron los resultados el 31 de marzo en la revista Nature Communications. Demostraron que estas partículas restauran la producción energética y recuperan las interacciones celulares dañadas. “Este modelo de tratamiento tiene amplias perspectivas de aplicación en diversas patologías que implican redes de relación de orgánulos desequilibradas”, afirman en el artículo revisado por pares.

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Sistema fotosintético restaura energía y redes celulares

Cuando las células envejecen o padecen daños, las conexiones entre sus orgánulos —estructuras internas con funciones específicas— se alteran. El estrés metabólico provoca estas fallas, consideradas un factor clave en la progresión de dolencias degenerativas.

Las plantas poseen mitocondrias (centrales energéticas) y cloroplastos (donde ocurre la fotosíntesis). Esta combinación les permite afrontar temperaturas extremas, sequía o salinidad. “Sin embargo, en comparación con las células vegetales, las células animales carecen de la capacidad de tolerar diferentes entornos estresantes”, señalan.

En los animales, el estrés metabólico daña la interacción de mitocondrias y retículo endoplasmático (el orgánulo más grande, encargado de sintetizar proteínas y lípidos). Con el tiempo, esta disfunción celular contribuye a varias afecciones.

Los científicos utilizaron unidades de nanotilacoides derivadas de plantas, una estructura dentro de los cloroplastos esencial para las reacciones dependientes de la luz en la fotosíntesis. Las nanopartículas bioingenierizadas se encapsularon en recubrimientos de membrana celular con el fin de lograr una administración dirigida y evitar el rechazo inmunológico, lo que permite el trasplante entre especies.

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Pruebas en ratas y conejos muestran resultados prometedores

El equipo evaluó el impacto de las nanopartículas fotosintéticas en ratas con degeneración del disco intervertebral, una dolencia que altera la función de mitocondrias y retículo endoplasmático. Al activarse con luz, las partículas recuperaron la red de orgánulos y mejoraron las condiciones celulares con el fin de aliviar los síntomas.

Para animales más grandes, la penetración limitada de la luz externa supuso un obstáculo. Los investigadores diseñaron entonces diodos emisores de luz (LED) implantables con carga inalámbrica, conectados a un teléfono inteligente que funciona como control remoto. Esta combinación se probó en conejos con la misma degeneración del disco intervertebral y logró aliviar eficazmente los síntomas en tejidos profundos.

Un puente fotosintético contra la degeneración

“En resumen, hemos descubierto que implantar sistemas fotosintéticos derivados de plantas en células de mamíferos puede restaurar eficazmente la homeostasis de la red de vínculo entre el retículo endoplasmático y las mitocondrias”, afirmó el grupo de Zhejiang.

Los científicos añadieron que este estudio proporciona una prueba de concepto en el tratamiento de enfermedades basado en la regulación de redes de interacción de orgánulos mediante sistemas fotosintéticos naturales. El trabajo establece además un enfoque terapéutico en el cuidado de tejidos profundos, abriendo una vista hacia futuras aplicaciones en humanos.