La evolución de los tumores transmisibles en Hydra

Al final de la era precámbrica, los animales desarrollaron la capacidad de crecer de células individuales a organismos multicelulares. Este cambio incluía la habilidad de controlar cómo se multiplican las células. Sin embargo, pueden ocurrir errores en estos sistemas de control, lo que puede llevar a un crecimiento celular descontrolado. Este crecimiento descontrolado puede resultar en Tumores, que, en algunos casos, pueden convertirse en formas agresivas y letales de cáncer. Mientras que muchos animales multicelulares pueden desarrollar condiciones malignas, solo se han encontrado unos pocos casos de cáncer que pueden transmitirse de un individuo a otro. Es posible que el número real de estos casos sea mayor al que se conoce actualmente.

Actualmente hay catorce tipos conocidos de cáncer transmisible en la naturaleza. Estos incluyen dos tipos en el demonio de Tasmania, uno en la familia Canidae (como los perros), y once en bivalvos (un tipo de marisco). Algunos de estos cánceres bivalvos incluso pueden transferirse entre diferentes especies. Cuando las células cancerosas pueden propagarse de un individuo a otro, comparten caminos evolutivos similares a los de nuevos patógenos. Por ejemplo, el cáncer transmisible conocido como Enfermedad Tumoral Facial del Diablo (DFTD) en demonios de Tasmania parece evolucionar hacia una forma de parasitismo, co-evolucionando con su huésped a lo largo del tiempo.

Las células cancerosas transmisibles tienen que cumplir ciertas condiciones para que aparezcan y se propaguen ampliamente. Según la investigación, estas condiciones pueden verse como una "tormenta perfecta" compuesta por cuatro factores clave: primero, las células tumorales deben ser liberadas de un huésped infectado; segundo, necesitan sobrevivir mientras se mueven de un huésped a otro; tercero, el ambiente debe apoyar su invasión; y cuarto, las células tumorales deben poder adaptarse a nuevos huéspedes sin ser atacadas por su sistema inmunológico. Más investigaciones han encontrado otra barrera para la propagación de los cánceres transmisibles: deben alcanzar un cierto nivel de prevalencia en las poblaciones huésped para desencadenar un brote. Varios factores, como las condiciones ambientales o la presencia de depredadores, pueden influir en si ocurrirá un brote tumoral incluso después de que las células tumorales se hayan transmitido.

Dadas estas estrictas condiciones, quizás no sea sorprendente que los cánceres transmisibles sean raros en la naturaleza. Generalmente, los científicos solo notan estos cánceres después de que ya se han propagado ampliamente entre sus huéspedes, lo que dificulta entender cómo emergen.

#Modelo de Hidra

El organismo de agua dulce Hydra oligactis ha sido estudiado por su capacidad para desarrollar tumores fácilmente en condiciones de laboratorio, especialmente cuando se le proporciona un suministro abundante de alimentos. En un caso importante de un laboratorio en Alemania, una hidra desarrolló un tumor compuesto por un gran número de Células madre, que era capaz de transmitirse a la descendencia a través de un proceso llamado gemación. Esto llevó al establecimiento de una nueva línea de Hidras conocida como la cepa de San Petersburgo. Cuando el tumor se formó por primera vez, pasó por una fase en la que no era visible. Sin embargo, después de alrededor de cuatro a cinco semanas, el tumor se hizo obvio, marcando el comienzo de una fase patológica.

Investigaciones posteriores mostraron que algunos de estos tumores transmisibles estaban asociados con microorganismos específicos, como espiroquetas y Pseudomonas. En otro estudio, los investigadores encontraron que las H. oligactis salvajes, al ser llevadas al laboratorio, desarrollaron tumores a altas tasas dependiendo de su población de origen. Sin embargo, sigue siendo incierto si estos tumores espontáneos pueden ser transmitidos o si pueden adquirir ese rasgo con el tiempo. Así, el sistema de tumor-hidra ofrece una excelente oportunidad para estudiar cómo podrían evolucionar los tumores transmisibles.

En este estudio, utilizando H. oligactis, los investigadores encontraron la primera prueba experimental de un tumor transmisible evolucionando. El objetivo era ver qué tan rápido podían ser transmitidos los tumores y si esa tasa de transmisión podría aumentarse a través de una selección controlada. También investigaron los tipos de células, las bacterias presentes y las características de la historia de vida de una cepa seleccionada.

#Selección para la Transmisión de Tumores

Para entender cómo se desarrollaron los tumores transmisibles en H. oligactis, los científicos investigaron si la descendencia producida por hidras parentales con tumores también estaba desarrollando tumores. La generación inicial de hidras tuvo una alta ocurrencia de tumores entre sus descendientes, y esto se rastreó a través de varias generaciones.

Los investigadores observaron que, en la primera generación (F1), las hidras con padres tumurales tenían cuatro veces más probabilidades de desarrollar tumores que aquellas de padres libres de tumores. Aproximadamente el 7% de la descendencia de padres libres de tumores desarrolló tumores, en comparación con alrededor del 24% de padres portadores de tumores.

A medida que continuaron su análisis, encontraron que la tasa de transmisión de tumores aumentó significativamente a lo largo de las generaciones, del 35% en la primera generación al 84% en la cuarta generación. Curiosamente, el orden en el que se formaron los brotes no parecía afectar la tasa de transmisión, lo que indica que la tasa de transmisión de tumores podría mejorarse a través de la cría selectiva.

#Rasgos de Historia de Vida

Utilizando la cepa MT40 de hidras tumorales seleccionadas, los investigadores examinaron varios rasgos de historia de vida, incluyendo la edad a la que produjeron brotes por primera vez, su tasa de reproducción asexual, la supervivencia de los brotes y el tiempo de supervivencia general.

Los investigadores encontraron que la edad inicial de brotación no cambió según el estado tumoral: tanto las hidras tumorales como las libres de tumores brotaron por primera vez alrededor de los 17 días. Sin embargo, la tasa de brotación difirió: antes de que se desarrollaran los tumores, las hidras libres de tumores producían alrededor de un 30% menos de brotes que las hidras tumorales. Después de que aparecieron los tumores, la tasa de brotación de las hidras tumorales disminuyó alrededor del 40%, indicando el impacto negativo de los tumores en la reproducción.

Al observar la supervivencia de los brotes, encontraron tasas de pérdida similar para los brotes de ambos tipos de hidras en las primeras semanas. Sin embargo, los brotes de hidras tumorales mostraron un riesgo de muerte mucho mayor (del 15% al 40%) en las semanas posteriores a la aparición visible de los tumores, destacando aún más el impacto negativo de los tumores.

El análisis de la transmisión de tumores se limitó a los brotes de hidras tumorales, ya que no se registraron tumores en los brotes de padres libres de tumores. Las probabilidades de desarrollar tumores se redujeron significativamente cuando los brotes provenían de la cepa libre de tumores, mientras que la probabilidad aumentó cuatro veces cuando los brotes fueron producidos por padres portadores de tumores.

Al observar la supervivencia general, las hidras tumorales, libres de tumores y TFTP tenían tiempos de supervivencia similares de alrededor de 100 días, lo que indica que los tumores no acortan significativamente la esperanza de vida, aunque pueden afectar la aptitud reproductiva.

#Tipo de Célula y Microbioma

El estudio también examinó los tipos de células presentes en las hidras. Las hidras tumorales tenían una relación mucho mayor de células madre grandes en comparación con células epiteliales que las que eran libres de tumores. Esto sugiere que los tumores surgen del sobrecrecimiento de células madre intersticiales grandes.

En términos del microbioma, la investigación mostró que todos los tipos de hidras estaban principalmente habitados por ciertas bacterias. La diversidad general de estas bacterias no difería significativamente entre los grupos tumorales y libres de tumores, pero había variaciones en la composición. Tales diferencias pueden dar pistas sobre cómo comunidades microbianas específicas pueden apoyar o afectar el desarrollo tumoral.

#Implicaciones y Futuras Investigaciones

Esta investigación ofrece nuevas perspectivas sobre las condiciones que permiten la evolución de tumores transmisibles. La capacidad de algunos tumores espontáneos para ser transmitidos de inmediato sugiere que las barreras iniciales para la transmisión podrían no ser tan altas como se pensaba anteriormente. Los hallazgos también indican que la rareza de los cánceres transmisibles en el mundo natural podría depender más de las condiciones ecológicas que permiten que estos cánceres se propaguen entre las poblaciones.

A medida que los investigadores continúan explorando estas dinámicas, es esencial considerar los posibles impactos de las actividades humanas en los ecosistemas. Los cambios causados por estas actividades podrían alterar el equilibrio de las condiciones que promueven o inhiben la propagación de cánceres transmisibles.

En conclusión, el estudio establece a H. oligactis como un modelo valioso para observar la evolución de tumores transmisibles, destacando las complejidades de su desarrollo y transmisión. A medida que la ciencia continúa investigando estos organismos fascinantes, podemos esperar aprender más sobre las intrincadas relaciones entre los tumores, sus huéspedes y sus entornos, arrojando luz sobre las implicaciones más amplias para la ecología y la salud.