
Investigadores de las universidades estadounidenses de Oklahoma y Standford aseguran en un estudio que han conseguido identificar 135 genes de pigmentación previamente desconocidos, que condicionan el color de piel, ojos y pelo, con amplias implicaciones para la diversidad humana, la biología celular y la biomedicina.
El color de la piel, el cabello y los ojos de más de 8.000 millones de personas se determina por la melanina, el pigmento que absorbe la luz. En el trabajo que aparece en Science, órgano oficial de la Asociación Americana para el Avance de las Ciencias (AAAS), el profesor Vivek Bajpai, autor principal, detalla cómo han logrado este avance, para identificar 135 genes desconocidos hasta ahora que se asocian con la pigmentación.
Es bien sabido que la melanina se produce por un grupo de células especializadas, los melanocitos, localizadas en la capa basal de la epidermis y en la matriz del folículo piloso.
Las melaninas son biopolímeros de estructura química compleja y son el principal pigmento responsable del color de piel y cabello.
Los melanocitos producen unos gránulos, los melanosomas, que cuando están llenos de pigmento son transferidos a los queranocitos vecinos.
Como explican Deiry Marín y Alfonso del Pozo, de la Universidad de Barcelona, en un trabajo que aparece en Offarm, en función del turn-over epidérmico, estas células contiguas migran hacia la capa más superficial de la piel, llevando el pigmento dentro de ellas. Así, la melanina se propaga a través de la piel confiriéndole su color característico.
«Para comprender qué es lo que realmente causa la producción de diferentes cantidades de melanina, utilizamos la tecnología CRISPR-Cas9 para modificar genéticamente las células. Así eliminamos sistemáticamente más de 20.000 genes de cientos de millones de melanocitos y observamos el impacto en la producción de melanina”, explica el profesor Bajpai.
Genes modificadores del color de la piel
Para identificar qué genes influyen en la producción de melanina, las células que perdieron melanina durante el proceso de eliminación de genes debían separarse de millones de otras células que no lo hicieron.
Utilizando cultivos celulares in vitro, este equipo multidisciplinar desarrolló un método novedoso para lograr este objetivo que detecta y cuantifica la actividad productora de melanina de los melanocitos. Al pasar la luz a través de los melanocitos, pudo registrar si la melanina del interior absorbía o dispersaba la luz.
“Si hay muchos melanosomas productores de melanina, la luz se dispersará mucho más que en las células con poca melanina. Usando dispersión lateral de citometría de flujo, pudimos separar las células con más o menos melanina. Estas células se analizaron luego para determinar la identidad de los genes modificadores de melanina. De esta forma, identificamos genes nuevos y previamente conocidos que juegan un papel importante en la regulación de la producción de melanina en humanos”, puntualiza el profesor Bajpai.
Los investigadores encontraron 169 genes funcionalmente diversos, que afectaron a la producción de melanina. De esta cifra, 135 no estaban previamente asociados con la pigmentación. Además, identificaron la función de dos genes recién descubiertos (KLF6 y COMMD3).
Como conclusión, subrayan que su trabajo demuestra que los cambios en el contenido de melanina se pueden cuantificar de forma sólida midiendo la propiedad de dispersión lateral de las células pigmentarias vivas. Al explotar esta relación en el contexto de una pantalla genética, identificaron genes promotores de melanina con diversas funciones biológicas.
Fármacos para melanoma y vitíligo
“Al centrarnos en candidatos específicos no identificados previamente -añaden- implicamos una nueva vía de reciclaje de carga en la función del melanosoma e identificamos un factor de transcripción involucrado en la maduración del melanosoma. Nuestro trabajo proporciona un rico recurso para futuros estudios sobre la melanogénesis y su relación con la variación de la piel y las enfermedades humanas”.
Bajpai recuerda que, históricamente, se ha necesitado una pigmentación más oscura para proteger contra la radiación ultravioleta en áreas más cercanas al Ecuador y para aquellas personas que pasan horas expuestas a la luz solar directa.
A medida que los humanos se trasladaron a áreas con menos luz solar directa o menos horas de luz del día en general, se necesitó menos melanina. Con el tiempo, esto se tradujo en melanosomas que producían menos melanina, por lo que absorbían más luz solar.
“Al comprender qué es lo que regula la melanina, podemos ayudar a proteger a las personas de piel más clara del melanoma o cáncer de piel. Al enfocarnos en estos nuevos genes de melanina, también podríamos desarrollar medicamentos modificadores de melanina para el vitíligo y otras enfermedades de la pigmentación”, asegura Bajpai.
Los procesos tecnológicos desarrollados y utilizados por el equipo de investigación también podrían aplicarse para identificar genes que regulan la producción de melanina en hongos y bacterias. La producción de melanina en hongos y bacterias les permite ser más patógenos para los humanos o los cultivos. Los investigadores podrían desarrollar intervenciones efectivas contra estos microbios y sus enfermedades al descubrir y apuntar a tales genes productores de melanina.