La proteína de medusa que hizo visible lo invisible

Nota editorial (2025): publicado originalmente en 2020. Se añadió una versión estructurada con fines enciclopédicos. El texto original se conserva íntegro como parte del archivo histórico.

Historia y avances en la aplicación de la proteína verde fluorescente (GFP) para el estudio de células cancerosas y durante desarrollo cerebral

Esta introducción ofrece una visión histórricamente fundamentada acerca del significativo rol que ha desempeñado la proteína verde fluorescente (GFP) en el estudio de células cancerosas y durante las etapas cruciales del desarrollo cerebral. Este descubrimiento científico marcó un hito pionero, revolucionando nuestra comprensión e investigación sobre organismos microscópicos.

• Desarrollo histórico: En 1965, Osamu Shimomura aisló la GFP mientras se dedicaba al estudio de una proteína luminiscente presente en la medusa Aequorea victoria. El proceso implicó un esfuerzo considerable ya que requirió más de 50 000 medusas y varios años para comprender las propiedades completas de esta proteína.
• Importancia biomédica: La GFP emite una luz verde única, que ha permitido visualizar fenómenos microscópicos hasta entonces invisibles sin necesidad del uso letal o compuestos potencialmente tóxicos. Este avance es especialmente significativo en el estudio de células cancerosas y la maduración cerebral.
• Aportaciones científicas: El equipo dirigido por Martin Chalfie demostró que otros organismos podían traducir genéticamente un organismo distinto a los propios gusanos y bacterias, produciendo GFP. Este descubrimiento en 1997 se publicó con el fin de mostrar cómo las células pueden expresar la proteína.
• Innovaciones continuas: Roger Y. Tsien amplió la paleta disponible al introducir mutaciones en los genes GFP y una proteína del coral, desarrollando un espectro de colores entre 2004-2007 que permitió marcar células distintamente dentro de individuos vivos. Jeff W. Litchman aportó la tecnología Brainbow en 2007 para poder distinguir las neuronas del cerebro mediante diferentes tonos.
• Reconocimientos y aplicaciones futuras: Los científicos implicados recibieron el Premio Nobel de Química en el año 2008 por su contribución significativa a la comprensión del uso innovador de las proteínas bioluminiscentes. La tecnología GFP continúa evolucionando y abriendo nuevas perspectivas para visualizar procesos celulares vivos.

La aplicación continua e incesante del conocimiento generado por la ciencia básica es imperativa, ya que constituye el núcleo de cualquier innovación tecnológica o médica práctica. Los descubrimientos en laboratorios como los encontrados a las costas cercanas al instituto oceanográfico de Woods Hole representan la base sobre la cual se construyen investigaciones futuras y avances que benefician directamente a nuestra sociedad.

Conclusión

La proteína verde fluorescente (GFP) ha abierto un nuevo capítulo en el estudio celular, transformando la investigación científica y brindándonos herramientas sin precedentes para examinar organismos vivos. Este descubrimiento histórico se perpetúa a través del reconocimiento de sus creadores y su aplicación continua que promete sorpresas inminentes en el futuro.

Cita

“La GFP era una proteína bonita, pero se mantuvo inútil durante los 30 años siguientes a su descubrimiento”, dijo Shimomura en su discurso de la ceremonia del Nobel.

Preguntas frecuentes

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Q: ¿Cuál fue el primer paso significativo para estudiar las células cancerosas utilizando GFP?
A: En 1965, Osamu Shimomura aisló la proteína verde fluorescente (GFP) mientras investigaba una proteína luminiscente en la medusa Aequorea victoria.

Q: ¿Por qué es importante el uso de GFP para estudiar células cancerosas?
A: La importancia biomédica radica en que permite visualizar procesos celulares vivos sin necesidad del uso letal o compuestos poten072 toxic. Este avance es especialmente significativo al investigar la transformación de células normales a cancerosas.

Q: ¿Cómo se demostró que GFP podía ser expresada en organismos diferentes al gusano medusoideo donde originalmente fue encontrado?
A: En 1997, el equipo de Martin Chalfie mostró que células animales y vegetales pueden genéticamente traducir la proteína GFP.

Q: ¿Cuál es una innovación posterior significativa a los descubrimientos originales sobre GFP?
A: Roger Y. Tsien desarrolló mutaciones en el ADN de GFP y una proteína del coral para ampliar la paleta disponible, creando un espectro que permite distinguir células dentro de individuos vivos.

Q: ¿Qué haciendo Jeff W. Litchman con el uso de GFP?
A: Aportó la tecnología Brainbow en 2007 para poder distinguir neuronas individuales del cerebro mediante diferentes tonos.

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Texto original (2020)

Esta introducción ofrece una visión histórrice y de los avances significativos en la aplicación de la proteína verde fluorescente (GFP) para el estudio de las células cancerosas y durante el desarrollo cerebral. Presenta un contexto académico que invita a entender cómo este descubrimiento científico ha cambiado radicalmente nuestro enfoque hacia los organismos vivos microscópicos, destacando proyectos pioneros y sus consecuencias para futuras investigaciones.

¿Puede la proteína de una medusa permitirnos observar cómo se mueven células cancerosas? ¿O estudiar cómo se forma un órgano en un embrión? Parece poco probable, pero así es. La proteína verde fluorescente (GFP, por sus siglas en inglés) fue aislada de la medusa Aequorea victoria hace más de medio siglo y, con el tiempo, revolucionó el modo en que estudiamos células. Hizo visible mucho de lo hasta entonces invisible.

Algunos recordarán titulares de hace años acerca de animales verdes que parecían salidos de un desastre nuclear. No eran majaderías de científicos, sino parte de proyectos que cambiaron la investigación en campos como la biología celular, biomedicina y microscopía.

La historia de la GFP y sus variedades

Todo comenzó cuando Osamu Shimomura, allá por 1965, aisló la GFP mientras estudiaba las propiedades de otra proteína luminiscente presente también en la medusa. Shimomura necesitó más de 50 000 medusas y varios años para poder tener suficiente GFP y poder estudiarla en profundidad.

Luminiscencia y fluorescencia son fenómenos de emisión de luz relativamente frecuentes en la naturaleza, sobre todo en el medio marino. No es casualidad, por tanto, que parte del trabajo de Shimomura se realizase en los laboratorios del instituto oceanográfico en Woods Hole (EE. UU.). Bastaba un paseo por la costa a la luz de la luna y Shimomura podía disfrutar del espectáculo fascinante de la luminiscencia en el mar. Da idea de lo bucólico del lugar el hecho de que los presidentes estadounidenses suelan veranear no lejos de allí. Varios veranos tuve la suerte de trabajar en Woods Hole y poder nadar con medusas luminiscentes, mágicas y totalmente inofensivas. ¡Qué espectáculo! Parecía estar en la película Avatar de James Cameron.

Una vez aislada, existieron dudas sobre si la GFP conservaría sus capacidades de emitir luz tras ser introducida en un organismo distinto a la medusa. Tuvieron que pasar más de 30 años para que el grupo de Martin Chalfie demostrase que era así. Introdujeron el gen que lleva la información para la GFP en bacterias y un gusano. ¡Eureka! En 1997 publicaron un artículo en el que demostraban que ambos organismos traducían la información el gen y fabricaban la GFP, algo posible gracias a que el código genético es casi universal. La proteína conservaba sus propiedades de emisión de luz y, en el gusano, consiguieron que se expresase únicamente en ciertas células.

Habían conseguido un individuo vivo, donde unas pocas células emitían luz verde y podían observarlas simplemente colocando al animal bajo un microscopio. No había necesidad de matar al pobre gusano y usar tinciones complejas o compuestos potencialmente tóxicos. Muy ingenioso.

Otro científico, Roger Y. Tsien, pudo ampliar la paleta de colores disponible. Para ello, introdujo mutaciones en el gen de la GFP y en una proteína de un coral. En 2004 teníamos ya varios tonos de azul, amarillo y rojo. Esto hacía posible marcar de distintos colores las células de un mismo individuo, entre otras aplicaciones.

La máxima expresión llegó en 2007, cuando el equipo de Jeff W. Litchman desarrolló la tecnología Brainbow. Consiguieron marcar con los colores del arco iris las neuronas del sistema nervioso de ratones. Las imágenes parecen cuadros de arte contemporáneo. ¡Ay si nuestro querido Santiago Ramón y Cajal levantase cabeza! Se quedaría fascinado ante las posibilidades que tenemos a día de hoy para marcar neuronas.

Y llegó el Premio Nobel

Shimomura, Chalfie y Tsien fueron galardonados con el Premio Nobel de Química en el 2008 “por su descubrimiento y desarrollo de la GFP”.

Las posibilidades de esta tecnología no ha dejado de crecer, bien por modificaciones de la GFP o por el descubrimiento de nuevas proteínas en otros organismos. Gracias a estas, a día de hoy podemos ver células vivas al microscopio y observar cómo se mueven, crecen y se dividen. Las posibilidades son casi infinitas.

En mi trabajo con el pez cebra, me ha permitido ver cómo se desarrolla su sistema nervioso. E incluso cómo se activan sus neuronas cuando lo colocamos frente a una especie de pantalla de cine en miniatura.

La medusa nos da una lección sobre ciencia básica

Póngase ahora por un momento en la piel de Shimomura e imagínese que, con los tiempos que corren, solicita financiación para su proyecto. ¿Cree que la recibiría? ¿Financiación para aislar la proteína de una medusa? Difícil.

Varias veces les planteé este proyecto a mis alumnos y les pregunté si lo financiarían. Salvo unos pocos, a los que les sonó exótico y atractivo aquello de “fluorescente” y “medusa”, la respuesta de la mayoría fue un rotundo no. ¡Vaya tontería!, dijo alguno.

Por supuesto, sus caras fueron todo un poema cuando les conté que habrían dejado de financiar un proyecto que habría ganado un Premio Nobel. No es que mis alumnos formen parte de comisiones evaluadoras de proyectos, pero la respuesta de estos probablemente no distaría mucho.

Por suerte, el proyecto sí se llevó a cabo y la GFP se extrajo de la medusa. En su discurso de la ceremonia del Nobel, Shimomura dijo: “La GFP era una proteína bonita, pero se mantuvo inútil durante los 30 años siguientes a su descubrimiento”.

Esto ejemplifica lo que supone la ciencia básica: ampliar los límites del saber, sin necesidad de que los conocimientos generados tengan aplicación práctica inmediata. ¿Cuantos Shimomura se quedarán por el camino hoy en día por falta de financiación? La proteína de una medusa revolucionó nuestra forma de estudiar el mundo microscópico de la célula. No menospreciemos jamás los descubrimientos de la ciencia básica, por irrelevantes que parezcan a priori.

Monica Folgueira Otero ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d’une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n’a déclaré aucune autre affiliation que son poste universitaire.

Fuente: The Conversation (Creative Commons)
Author: Monica Folgueira Otero, Profesora Contratada Doctora- Área Biología Celular, Universidade da Coruña