Ana León López es una joven investigadora alcalaína con una importante trayectoria científica. Cursó la licenciatura de Bioquímica en la Universidad de Granada y se doctoró en la Estación Experimental del Zaidín, centro perteneciente al Consejo Superior de Investigaciones Científicas, con un trabajo en el que estudió la respuesta de las plantas ante situaciones de estrés. Posteriormente se integró en uno de los grupos españoles más importantes en la investigación con células madre, el liderado por el profesor López Barneo en Sevilla. Ana ha accedido amablemente a colaborar con Pasaje a la Ciencia y a hablar sobre su experiencia investigadora. Su visita resulta especialmente motivadora para nosotros pues fue en estas aulas donde comenzó sus estudios y donde se inició su interés por la ciencia. Comenzamos nuestra entrevista hablando de cómo despertó su interés por la ciencia.

Ana León junto a los alumnos y alumnas de 4º de ESO

Tu vida escolar comenzó en estas aulas, donde estudiaste la antigua E.G.B. Posteriormente hiciste el bachillerato y C.O.U. en el instituto Alfonso XI. ¿En qué momento decidiste dedicar tu vida a la ciencia? ¿Por qué decidiste hacer la licenciatura de Bioquímica?

La decisión de dedicarme a la ciencia fue una cosa de última hora. Cuando empecé C.O.U. no tenía claro lo que quería hacer porque me gustaban muchas cosas: la Odontología, la Fisioterapia... todo aquello que implica trabajo manual. Además, siempre fui bastante curiosa y me gustaba conocer el porqué de las cosas. Ese año tuve a una profesora muy buena de Biología y cuando tratamos la parte de Bioquímica, la ciencia que intenta explicar la vida desde un punto de vista químico, me pareció muy interesante. Por ello decidí estudiar esa carrera. Ya en la Universidad de Granada, junto a las asignaturas teóricas, me gustaron mucho las prácticas de laboratorio. Al acabar la carrera pensé que la investigación científica podía ser una buena salida. Me gustaba mucho el trabajo de laboratorio y tenía curiosidad por saber, por investigar. Y en esencia la ciencia es eso, estudiar, saber por qué ocurren las cosas.

Una vez acabada la licenciatura comenzaste tu carrera investigadora en un centro del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, concretamente en la Estación Experimental del Zaidín, en Granada. ¿Puedes hablarnos de los temas sobre los que has investigado?

Mis primeros trabajos fueron sobre estrés vegetal. Estuve trabajando con plantas de pimiento, en las que se ha comprobado que el cadmio produce estrés. Éste es un metal pesado que se encuentra en herbicidas y en desechos industriales. En nuestros estudios concluimos que a medida que aumentábamos la cantidad de cadmio las plantas crecían menos y que había una serie de parámetros bioquímicos que variaban según la concentración de metal que se añadía. Trabajamos con distintos cultivares que presentaban diferentes grados de resistencia al cadmio y analizamos distintos tipos de antioxidantes en las hojas. Observamos que las variedades más resistentes al cadmio, es decir, las que menos se afectaban, eran las que presentaban mayor contenido de un tipo de antioxidantes.

Por otro lado, esos estudios sirvieron para comprobar que el pimiento, comparado con otras especies vegetales, es muy tolerante al cadmio. Ahora se está investigando la posibilidad de utilizar el pimiento y otras plantas como agentes para la fitorremediación. Si tuviéramos un suelo contaminado por metales pesados, como fue el caso de Aznalcóllar, una posible solución para limpiar esos suelos sería plantar pimientos u otras especies tolerantes a los metales pesados de modo que los retiraran del suelo contribuyendo a su descontaminación.

Tras estos estudios concluí mi tesis doctoral, titulada Óxido nítrico y actividad óxido nítrico sintasa en peroxisomas de hojas de guisante, también relacionada con el estrés vegetal. El óxido nítrico es una molécula que se produce en las plantas cuando sufren estrés. Actúa como una señal que activa a una serie de genes cuya función es producir proteínas que ayudan a la planta a superar esa situación.

Has mencionado el estrés, y hablar de estrés hoy día es algo habitual ya que se ha convertido en un elemento característico o inherente a nuestra forma de vida. Sin embargo resulta llamativo oírlo referido a las plantas. ¿Qué se entiende por estrés vegetal? ¿Tiene alguna relación con el estrés que sentimos los seres humanos?

Estamos habituados a hablar del estrés como algo emocional, como algo que sufrimos cuando tenemos mucho trabajo, cuando nos enfrentamos a una situación complicada en nuestra vida, en vuestro caso a los exámenes... Y las plantas no pueden sufrir un estrés emocional de ese tipo porque no tienen sentimientos. Pero de forma general, el estrés es toda situación que compromete la viabilidad de un organismo, que supera la capacidad de adaptación de un ser vivo. Nos referimos a un estado en el que el organismo debe ser capaz de poner en marcha una serie de mecanismos para superar esa situación.

Las plantas pueden sufrir estrés por muchos motivos. Puede ser por factores ambientales como el calor, el frío, la salinidad del suelo, agentes patógenos como virus o bacterias; también puede estar causado por el hombre, como la lluvia ácida, los herbicidas o los metales pesados a los que nos hemos referido antes, y que frecuentemente se encuentran en el medio ambiente o en los residuos industriales.

En los seres humanos es fácil percibir una situación de estrés y podemos ser conscientes de ello. Pero en el caso de las plantas, ¿cómo lo perciben y que respuestas desarrollan?

Efectivamente, en el caso de los seres humanos es fácil, porque sentimos y tenemos conciencia. Pero en el caso de las plantas es más complicado. Se sabe bastante de cómo responden al estrés pero poco de cómo lo notan. Las plantas lo perciben, aunque no se sabe muy bien como lo hacen; lo que sí se sabe es que cuando sufren estrés se afecta su metabolismo y se activan una serie de genes que van a ayudar a que esa planta supere esa situación.

Efecto del cadmio sobre dos cultivares de plantas de pimiento con distinto grado de resistencia al estrés causado por el cadmio. Este metal tóxico se acumula en la cadena trófica y procede de plaguicidas y desechos industriales. Actualmente se investiga el uso de algunas de estas variedades para la fitorremediación de suelos contaminados (Foto cortesía de Ana León)

Nos comentas que cuando las plantas están sometidas a estrés se producen cambios en su actividad metabólica o en la expresión de determinados genes. Pero en un sentido más práctico, ¿es posible reconocer a simple vista si una planta está sometida a estrés? ¿Cómo lo podríamos apreciar en el campo?

Si la planta sufre estrés pero es capaz de superarlo y adaptarse a él no va a tener signos externos, no se van a observar daños. Sin embargo, si el estrés es continuo y la planta no es capaz de adaptarse sí que se pueden ver síntomas de ello. En el caso del cadmio, en el que he trabajado, comparadas con plantas control, las afectadas por este metal pesado crecen menos, sus hojas se suelen poner amarillas y muchas de ellas mueren. Si lo que la planta sufre es un ataque por una plaga, se pueden ver lesiones características en las hojas. Cuando faltan nutrientes, como el hierro o el calcio, las hojas también suelen cambiar de color.

En el caso de las plantas de cultivo es muy importante controlar el estrés porque afectaría a la producción. En nuestra tierra y en el caso del olivo, situaciones como la falta de nutrientes, las plagas, la sequía o el frío, reducirían la producción de aceituna. Recordad el año pasado, cuando muchos olivos se vieron afectados por el frío, como la campaña tuvo una baja producción.

Uno de los procesos más beneficiosos que realizan las plantas y que más contribuyen a mantener la vida sobre la tierra es la fotosíntesis, proceso por que el que las plantas producen materia orgánica y oxígeno, este último necesario para nuestra respiración. Sin embargo, de lo que nos han comentado se deduce que el oxígeno es capaz de causar estrés en las plantas. ¿En qué consiste y a qué se debe el estrés oxidativo? ¿Qué efectos tendría sobre el cloroplasto, el orgánulo celular en el que se realiza la fotosíntesis?

El oxígeno es una molécula muy oxidante, y no solo él, sino toda una serie de derivados que se originan en los seres vivos a partir de él como son el agua oxigenada o el ión superóxido. Y esto ocurre de forma natural, sin que el individuo esté sometido a ningún tipo de estrés. Lo que sucede normalmente en todos los organismos, tanto en las plantas como en los animales, es que tenemos una serie de mecanismos antioxidantes para que lo podamos utilizar, para convivir con él, para que ese oxígeno no dañe las estructuras celulares. Cuando las moléculas se oxidan pueden perder su función biológica: el ADN puede sufrir mutaciones y las enzimas pueden inactivarse. En situaciones normales los organismos disponen de una serie de mecanismos antioxidantes que, por un lado, van a eliminar esos tóxicos, y por otro, van a reparar los daños causados por el oxígeno y sus derivados.

Cuando las plantas se ven sometidas a estrés, normalmente alteran el metabolismo celular y esto ocasiona que el oxígeno y sus especies derivadas tóxicas aumenten dentro de la célula. Esto es lo que se conoce como estrés oxidativo.

El cloroplasto es el orgánulo donde se realiza la fotosíntesis, por lo que tanto el oxígeno como sus derivados se encuentran en él en concentraciones muy elevadas. Pero por otra parte, el cloroplasto también posee una serie de mecanismos antioxidantes que intentan que el oxígeno no afecte a sus funciones normales. Cuando la planta sufre estrés, suele ocurrir que la fotosíntesis deja de funcionar o lo hace bajo mínimos. En estos momentos, a la planta no le interesa tanto conseguir energía o metabolitos como defenderse, por lo que va a haber una disminución de la fotosíntesis.

Hasta ahora hemos hablado del estrés vegetal como algo negativo y perjudicial para las plantas. Pero, ¿podría ser el estrés un mecanismo que favoreciese la adaptación de las plantas a su entorno? ¿Se podría relacionar con la selección natural?

Si claro, el estrés ambiental es un factor fundamental en la selección natural; a lo largo de la evolución tanto las plantas como los animales nos hemos ido adaptando a las distintas situaciones medioambientales. Por ejemplo, en los climas secos y soleados es frecuente que las plantas tengan las hojas pequeñas o en forma de aguja; el tener menos superficie les permite perder menos agua por transpiración y a la vez seguir realizando la fotosíntesis. Esto les permite resistir mejor el estrés causado por el calor y la falta de agua. Los factores que desencadenan estrés van a ser agentes que van a seleccionar a lo largo de la evolución. Consideremos dos plantas distintas sometidas a un ambiente muy soleado. Si una de ellas no es capaz de adaptarse a ese estrés y no modifica su metabolismo va a desaparecer.

Tu experiencia investigadora no solo se limita al estudio del estrés en las plantas. También has trabajado en una de las líneas de investigación más importantes que hay en la actualidad y de la que se esperan grandes avances para el tratamiento de determinadas enfermedades. ¿Qué nos puedes decir de ello? ¿Cuáles son estos trabajos?

Cuando terminé la tesis doctoral me apetecía mucho cambiar de línea de investigación y surgió la posibilidad de trabajar con el profesor López Barneo, que es uno de los grandes investigadores actuales sobre células madre en España. En concreto, estuve trabajando con células madre embrionarias de ratón para el tratamiento de la enfermedad de Parkinson.

Has trabajado con células madre, un tema del que hoy día se habla mucho en los medios de comunicación dada su más que posible utilidad para el tratamiento de determinadas enfermedades degenerativas. Quizá sea necesario antes de continuar aclarar algunos conceptos. ¿Qué son las células madre? ¿Qué tipos hay y por qué se caracterizan?

Las células madre son todas aquellas células capaces por una parte de autoperpetuarse, es decir, de dividirse de forma indefinida y, por otra, de generar distintos tipos de células especializadas, ya que se encuentran en un estado que podríamos definir de “no especializado”. Por el contrario, las células de nuestro cuerpo son muy distintas según el tejido en el que se encuentran; por ello se dice que son diferenciadas; ejemplos son las neuronas o las células del hígado. Éstas sólo pueden dar lugar a células del mismo tipo y sólo pueden dividirse un número determinado de veces.

Existen varios tipos de células madre. El óvulo fertilizado o zigoto se considera una célula totipotente ya que puede originar un organismo completo, con todas sus células, y además los tejidos que soportan al embrión. La investigación actual se está centrando en las células pluripotentes y unipotentes. Las pluripotentes son células madre que se originan en el zigoto cuando se divide; éste origina a los 5-7 días una estructura llamada blastocisto del que se extraen este tipo de células. Estas células pueden originar todos los tipos de células de un organismo. Las células unipotentes son células madre adultas; se encuentran en organismos adultos y sólo pueden generar el tipo celular del tejido en el que se encuentra. Por último también podemos hablar de las células madre del cordón umbilical, menos investigadas, pero con un potencial similar a las de la médula ósea; estarían en una posición intermedia entre las pluripotentes y las unipotentes.

Hablamos de que las células madre tienen la capacidad de diferenciarse en otros tipos celulares, es decir, de transformarse en células con nuevas funciones e incluso distinta morfología. ¿Cómo se lleva a cabo este proceso de transformación? ¿Cómo se lleva a cabo la diferenciación celular de las células madre?

Fundamentalmente la diferenciación de las células madre a otros tipos celulares se debe a factores, a agentes químicos, externos a la célula. Es algo en lo que se investiga en la actualidad. A las células madre embrionarias de ratón, con las que yo trabajo, cuando se les añade determinados agentes químicos en momentos concretos se consigue que se diferencien a neuronas.

Uno de los agentes que interviene en este proceso es el ácido retinoico, la vitamina A. Activa una serie de genes que hacen que las células madre se diferencien a neuronas y todo esto se está empezando a conocer a través de la experimentación con embriones de animales. Se estudia la producción de esos agentes en el embrión, tanto en el tiempo como en el espacio y si en una zona se produce ácido retinoico durante un periodo de tiempo, y las células madre se diferencian a neuronas, esta misma situación se intenta reproducir in vitro. Y lo mismo que para las neuronas para todos los tipos celulares del organismo.

Hemos leído que en determinadas ocasiones las células madre de adultos de determinados tejidos se pueden diferenciar, pero no en las células de esos tejidos, sino en otras diferentes. ¿Qué nos puedes decir de ello?

Este proceso es la transdiferenciación, se produce de manera artificial en los laboratorios y actualmente es una línea de investigación muy importante en el campo de las células madre. Es la capacidad que tienen las células madre adultas, no embrionarias, como por ejemplo las de la médula ósea, de dar lugar a un tipo celular distinto al que en principio generarían. Por ejemplo: las células de médula ósea, en lugar de dar células sanguíneas, darían cardiocitos. ¿Por qué se puede hacer esto? En principio, estas células madre adultas sólo podrían originar células sanguíneas porque expresan ya determinados genes de este tipo de células, pero aunque una célula esté más o menos diferenciada, todos sus genes siguen estando en ella, aunque no se expresen o estén silentes. Lo que se consigue en la transdiferenciación es activar los genes concretos de otro tipo celular que antes no se expresaban, y de esta manera se consigue que la célula se diferencie en otro tipo distinto. Es una línea de investigación muy interesante, porque plantea la posibilidad de utilizar las células madre adultas para tratar distintas enfermedades, una vez que se consiga diferenciarlas adecuadamente, y así se evitaría el conflicto ético que presenta el uso de células madre embrionarias.

Se ha dicho que uno de los principales problemas que presentan las células madre es que pueden llegar a dar diversos tipos de tumores cancerígenos, como teratomas o teratocarcinomas, cuando se implantan en animales. ¿Son las células madre carcinogénicas? ¿Cómo se podría evitar este efecto?

Sí, claro que lo son. Si una de sus características es que se multiplican de forma indefinida, si se introduce una célula madre en un organismo va a empezar a dividirse y es probable que suceda ésto. En ratones se ha visto que muchas veces producen tumores. ¿Cómo se podría evitar? Por un lado utilizando para el transplante, en lugar de las células madre, células diferenciadas a partir de ellas sin capacidad ya, por lo tanto, de autoperpetuatuarse; es decir, se diferenciaría la célula en el laboratorio y se introduciría así en el organismo. Otra posibilidad sería intentar controlar que esas células no se sigan multiplicando indiscriminadamente dentro del tejido una vez transplantadas.

Hablando de las posibilidades del uso de las células madre para el tratamiento de determinadas patologías, ¿qué enfermedades podrían ser curadas con células madre en los seres humanos? ¿en cuáles se podrían obtener los primeros logros?

Ahora mismo, las grandes líneas de investigación para las que se están utilizado las células madre estudian enfermedades neurodegenerativas, como el Parkinson o el Alzheimer, diabetes, e incluso, parece que podría tratarse alguna forma de cáncer. Ya hay casos de leucemias que se han tratado con células madre adultas de médula ósea con resultados bastante positivos.

Mi punto de vista es que, aunque se están obteniendo éxitos, hay que investigar más porque todavía no se conocen muy bien cuales son los efectos que pueden causar las células madre dentro de un organismo. Antes hemos hablado de que podrían producir carcinogenésis. Creo que los tratamientos de las leucemias están dando muchos resultados positivos, pero para otros tipos de enfermedades habrá que esperar más. Para las neurodegenerativas aún falta mucho tiempo; ahora mismo se está investigando con ratones, también hay algo hecho en primates, pero los resultados están siendo un poco contradictorios. Se necesita investigar más.

Ahora mismo se está empezando a conocer cómo funcionan las células madre, cómo se comportan, cómo se diferencian. Creo que es muy positivo que en los últimos años se haya producido un impulso muy fuerte a la investigación con células madre; pero también considero que se han creado muchas expectativas por parte de los medios de comunicación, no falsas, porque creo que a largo plazo estas terapias podrán tener su uso, pero no inmediatas o a corto plazo. Se necesitarán muchos años para conocer realmente como funcionan las células madre; una vez sabido esto, se pasaría a la investigación clínica con ratas, con primates, y una vez que se esté seguro de que funcionan en animales se empezará a trabajar con humanos. Pero para esto pueden faltar diez., veinte, treinta años o más.

Los medios de comunicación también han hecho frecuentes referencias a otra técnica que pudiera tener importancia en relación a las terapias celulares. Incluso, se regula su aplicación en la reciente ley de reproducción aprobada por el gobierno. Nos referimos a la clonación. ¿En qué consiste esta técnica?

Clonar es obtener individuos genéticamente idénticos. Pero al hablar de clonación es importante distinguir entre la reproductiva y terapéutica. La técnica que se utiliza es básicamente la misma: se toma un óvulo y se le extrae el material genético; a partir de una célula diferenciada del organismo se extrae el núcleo, se aísla y se introduce en el óvulo. La célula se estimula para que se multiplique y sigue un proceso similar al que sigue cuando un óvulo que es fecundado por un espermatozoide. En la clonación terapeútica, a los siete días se origina el blastocisto y de aquí se aíslan células madre embrionarias, en este caso clónicas. Esta técnica está encaminada a producir células o tejidos genéticamente idénticos a los de un paciente, y de esta manera, conseguir que no sean rechazadas por su organismo si se le tratara alguna enfermedad con ellas.

El procedimiento para la clonación reproductiva sería igual, pero en este caso se introduciría el embrión en el útero de una madre animal para que se desarrolle. Los individuos así obtenidos no están resultando viables: muchos no se implantan de la forma adecuada, otros mueren, y si llegan a nacer lo hacen con deformaciones y enfermedades congénitas. El caso más famoso es el de la oveja Dolly, una oveja clónica que envejeció a un ritmo más rápido de lo normal; siendo joven sufrió artrosis, tuvo enfermedades infecciosas y fue sacrificada.

Esto plantea una serie de cuestiones. ¿Por qué los individuos clónicos presentan malformaciones? Aún no se sabe con exactitud pero se cree que puede ser porque al manipular el ADN del núcleo es posible que resulte dañado. ¿Por qué estos animales envejecen más rápido? Una teoría que explica el envejecimiento dice que las células del organismo sólo tienen capacidad para dividirse un número determinado de veces, de 5 a 10, y después dejan de hacerlo. El ADN se va deteriorando con el tiempo y pierde la capacidad de dividirse. Por esto envejecemos. Si para la clonación se utiliza ADN de una célula adulta, cuando la clónica se divida varias veces va a envejecer más rápido que una no clónica. Esto es sólo una hipótesis; no está absolutamente demostrado pero es factible.

A lo largo de la entrevista Ana usó frecuentemente la pizarra y expuso con todo detalle los conceptos necesarios para comprender sus expliaciones

Imaginemos por un momento que las técnicas de las que estamos hablando se aplicasen hipotéticamente con mayor frecuencia; supongamos que incluso se lograra la clonación reproductora de seres humanos. Decía Teodosius Dobzhansky, el gran genetista y evolucionista nacionalizado norteamericano: En Biología nada tiene sentido si no se considera bajo el prisma de la evolución. ¿Qué sentido podría tener la clonación desde una perspectiva evolutiva? ¿Cuáles podrían ser sus consecuencias si llegara a ser una práctica habitual?

En primer lugar, yo no creo que la clonación reproductiva se vaya a aplicar a los humanos en un futuro. Pero en el hipotético caso que planteáis, si se pudiera aplicar a los seres humanos no tendría ningún sentido. ¿Qué sentido tiene clonar a un ser humano? No tiene ninguno, evolutivamente no aporta absolutamente nada. No se conseguiría ningún beneficio con la clonación reproductiva. Ningún proceso que asegure copias idénticas de organismos, con el mismo material genético, es rentable para la evolución, sería un proceso que no produciría variabilidad genética. Considerad el éxito evolutivo de la reproducción sexual frente a la asexual; ésta última proporciona variabilidad y es la que tienen la mayoría de los seres vivos. La clonación es un proceso con resultados similares a una reproducción asexual.

No queremos finalizar este diálogo sin plantearte una última cuestión. Porque tú eres bioquímica y nadie mejor que tú para conocer los principios sobre los que se sustenta la vida, sus secretos. ¿Qué es para una persona como tú, una bioquímica, la vida? ¿Cómo la definirías?

Plantearse qué es la vida es sorprendente. Y lo es porque cuanto más sabes sobre una cosa más difícil te resulta responder a esa pregunta. Yo soy bioquímica y la propia palabra lo dice: la bioquímica es el estudio de la vida desde el punto de vista químico, de las moléculas esenciales de la vida, de las proteínas y de los ácidos nucleicos, de la célula, que como sabemos es la unidad mínima de vida de un organismo. Las moléculas solas, por sí, no tienen vida. Una molécula de ADN no tiene vida, no va a cumplir ninguna función por sí sola. Coges una proteína y por sí sola tampoco va a hacer nada. Y es la interacción de todas esas moléculas, del ADN, de las proteínas, los lípidos... de la que se van a formar los orgánulos celulares. Pero es que los orgánulos, por sí solos, tampoco van a tener vida. Cuando tienes esos orgánulos dentro de una membrana plasmática con su núcleo y su citoplasma es cuando aparece la vida.

Yo no sabría como definir la vida con una frase concreta. Es algo que aún me sorprende y creo que siempre me va a sorprender. Y creo que esa sorpresa es muy buena. Cuanto más conoces sobre la vida, más curiosidad tienes por saber más y siempre detrás de cada respuesta van a seguir surgiendo muchas preguntas. Y siempre seguirá siendo algo sorprendente.

Células madre, nuevas formas de tratar las enfermedades, manipulación genética, clonación.... La vida, o los seres vivos, se ven como algo más manipulable. Todo esto de lo que hemos hablado, ¿supondría replantearnos el concepto que tenemos de los seres vivos en general y de la vida humana en particular?

Está claro que todas las posibilidades de manipulación de células y genes de las que hemos hablado parecen como algo de ciencia ficción, aunque cada vez son más reales. Pero al final la vida sigue siendo la vida. Puedes manipular un gen y crear una célula con unas funciones o propiedades que antes no tenía... Pero cualquier cambio que hagas lo harás bajo las reglas de la vida. No estás cambiando la esencia de la vida, estás manipulando los ladrillos sobre los que se sustenta, pero el proceso sigue siendo el mismo.