Kim estudia la vía ras que va desde un receptor en la superficie de la célula hasta el ADN en su núcleo y ya no necesita resolver, paso a paso, cada una de las señales que hacen que crezca una célula —o que no crezca— en respuesta a los mensajes provenientes del exterior de la célula. "Con la ayuda de chips de ADN, se puede mirar todos los genes de la célula al unísono", dice Kim. "Uno se puede preguntar: '¿Qué genes se activan en el interior de una célula cuando la misma comienza a crecer?' Se puede aclarar el proceso completo".

Kim cree que los microarreglos serán mucho más importantes en el estudio de gusanos que en los de levadura. Dado que la levadura es un organismo unicelular, no tiene un sistema nervioso que regule el aprendizaje y el comportamiento. Tampoco tiene ninguna de las vías de señalización principales que regulan el desarrollo. "Pero los animales han conservado las vías de señalización que regulan el desarrollo de la médula espinal y del cerebro, la forma en la que crecen nuestros dedos y el tamaño que alcanzan nuestros brazos. ¡Regulan lo que se les pida! —", dice.

"Por lo tanto, ahí es donde creo que C. elegans tendrá un impacto profundo", continúa Kim. "Ahora tenemos chips de ADN que contienen todos los genes del gusano, y podemos obtener una descripción molecular de lo que sucede".

En el pasado, era difícil observar a todos los genes que se podían activar al unísono durante la señalización celular. "Es muy pero muy complicado estudiar cosas que se ramifican", dice Kim. "Pero los chips nos lo permiten. Podemos identificar fácilmente los genes que se están activando en paralelo".

Actualmente, Kim está utilizando chips de ADN para estudiar varias vías de señalización, incluyendo las que dirigen el desarrollo de la línea germinal del gusano (óvulos y espermatozoides). "En C. elegans, la línea germinal constituye más de la mitad del animal", dice. "El gusano es más que nada un tubo hueco lleno de intestino y gónada [órgano que produce los óvulos o los espermatozoides], que es más grande que el intestino". El resto del gusano consiste en una carcasa y en músculos para que se pueda mover, explica.

Las células de la línea germinal son "inmortales y totipotenciales", indica Kim. "Todos podemos hacer un bebé. Podemos hacer todo lo que sea necesario para formar un cuerpo humano completo —los ojos, la nariz, los dedos— a partir de los óvulos y espermatozoides de nuestra línea germinal. Y ese bebé puede hacer a otro bebé". Sin embargo, el resto de las células del cuerpo —las llamadas células somáticas— se diferencian en cerebro, hígado, músculos, etcétera, y son mortales. "Envejeceremos y moriremos, aunque nuestra línea germinal, o los resultados de nuestra línea germinal, continúen activos", dice Kim.

Lo que desea Kim es saber cómo los genes en estos dos tipos de células —células inmortales de la línea germinal y células mortales del resto del cuerpo— difieren en su actividad. Con la ayuda de microarreglos, ya ha identificado a 1.432 genes del gusano que se expresan (se activan) en la línea germinal pero que no se expresan en el soma. "Estos genes podrían darnos la pista de lo que hace que la línea germinal sea tan especial", dice Kim.

El laboratorio de Kim también utiliza microarreglos para analizar el proceso de envejecimiento. Algunos gusanos mutantes viven mucho más que otros, y a Kim le gustaría saber cómo lo logran. "¿El envejecimiento en general se atrasa simultáneamente en estos gusanos o sólo se atrasan ciertas clases específicas de envejecimiento en determinados tejidos? Podríamos llegar a obtener un subconjunto de genes que son claves para hacer que un animal envejezca al ritmo que lo hace". Esto, posiblemente, podría llevarnos algún día a conseguir una droga que retrase el envejecimiento.

Tales estudios no se podrían realizar sin los chips de ADN, enfatiza Kim. "Es como si tuviéramos un nuevo tipo de microscopio", dice. "Ahora podemos utilizar un chip de ADN, como si fuera un microscopio de expresión génica, para observar un proceso y para describirlo en términos moleculares".

Está tan entusiasmado con los microarreglos que se ha ofrecido voluntariamente a realizar tales pruebas para cualquier laboratorio que le envíe muestras de ARN de gusano. "Sólo hibridizamos el ARN y enviamos los datos", dice. Algunos científicos ya le han enviado el ARN de gusano que parece estar relacionado con toda una variedad de enfermedades humanas, tales como el Alzheimer; otros desean descubrir de qué forma las células nerviosas cambian como resultado del aprendizaje. Kim proporciona tales servicios para todo el país con subsidios de Rhône-Poulenc Rorer Gencell, del Instituto de Investigación del Genoma Merck y del Centro Nacional de Recursos para Investigación del NIH.

"La gramática utilizada para construir vías genéticas es más simple en gusanos que en mamíferos porque hay pocas palabras, pocos sinónimos y porque tiene estructuras sintácticas más simples", escribió recientemente Kim. "Así que tiene sentido comenzar con el gusano para aprender a leer el libro del genoma de un organismo".

— Maya Pines

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Stuart Kim (izquierda) y John Wang hablan sobre sus microarreglos de C. elegans, uno de los cuales se muestra en el monitor que está detrás de ellos. Se compara la actividad de los genes en las células de un gusano macho y un hermafrodita.

Foto: Kay Chernush

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