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GFP en neuronas. Author provided

La proteína de medusa que hizo visible lo invisible

¿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.

GFP en neuronas de larva. Author provided

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.

GFP en neuronas de adulto. Author provided

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.

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