Miguel Concha camina por el frío con una pequeña placa de plástico en sus manos. Va de un laboratorio a otro. Es 1995, en las calles de Oxford. Dentro de esa pequeña placa de plástico van unos cuantos embriones de pez. Son pequeñísimos, milimétricos, pero el tamaño no importa. En esos embriones de pez -pez cebra, para ser más precisos- sucedería algo que cambiaría su carrera.

Le quedaban seis meses en ese intercambio en Inglaterra, en el que estaba en la mitad de su doctorado en Ciencias Biomédicas de la Universidad de Chile. Había llegado al trabajar en el laboratorio de Richard Adams, donde estudiaban la corteza cerebral del ratón y la génesis de las neuronas en el cerebro. “A mí eso nunca me gustó mucho. Implicaba hacer una cirugía, sacrificar a la madre para sacar el embrión y poder observarlo. No me apasionaba especialmente”, recuerda Concha, hoy investigador del Instituto de Neurociencia Biomédica de la Universidad de Chile. Entonces decidió hacer algo distinto: había leído sobre los peces cebra y sabía que en el departamento de zoología de Oxford estaban comenzando a trabajar con ellos. Quizás les podría pedir prestados unos cuantos, los podría llevar a su laboratorio, donde eran expertos en imaginología, y observarlos con los poderosos microscopios que ahí tenían.

Al llegar al laboratorio con esa pequeña placa, comenzó a jugar con los embriones de peces cebra. “Los pusimos en las cámaras que teníamos en el microscopio y observamos el desarrollo temprano de estos embriones”, recuerda. Lo que vio lo maravilló: a diferencia de lo que pasaba en los ratones, los huevos de pez cebra eran transparentes. Mientras en los primeros el vitelo cubría lo que pasaba mientras el embrión comenzaba a tomar forma, en éstos él podía ver claramente cómo las células se iban dividiendo y se iban multiplicando hasta formar demasiadas como para contarlas. Era el principio del principio de la vida. En pocas horas, podría también ver los inicios de lo que sería un ojo o la columna. La película que grabó dejó impactados a sus compañeros de laboratorio.

“Era fascinante: poder ver, observar cómo un grupo de células en el embrión podían organizarse para formar estructuras. Ahí dije ‘esto es lo que quiero hacer’. Yo no quiero trabajar con tubitos de ensayo, pipetas, esa cosa tan abstracta. Yo quiero entender, visualizar eventos”, recuerda Miguel Concha, “y comenzamos a conseguirnos estos embriones de manera más regular”. Terminó enfocando su tesis doctoral en esta área y ella le permitió acceder a un posdoctorado en la University College London (UCL). Los peces cebra no sólo cambiaron su carrera: también la de su tutor. El profesor Richard Adams terminaría dejando sus ratones para trabajar en estos pececillos, que se pueden comprar a menos de mil pesos cada uno en cualquier tienda de mascotas.

Este es un video similar a los primeros que vio Miguel Concha. Este es un embrión de pez cebra, que comienza en un estadio de 8-16 células (1,5 horas después de la fertilización) y termina en estadio de 6-8 somitos. En la última fase es posible ver cómo la cabeza, las vértebras y la cola se comienzan a formar. En total, esta imagen cubre aproximadamente doce horas de desarrollo.

 

EL MUNDO ACUÁTICO
Mientras afuera, en la calle Independencia, las nubes grises amenazan con lluvia, en los subterráneos de la Facultad de Medicina de la U. de Chile los estudiantes transpiran. Decenas de peceras plásticas contienen miles de peces cebra, que nadan en aguas temperadas a 28 grados. Hay calor y humedad. “Mi trabajo es ver que todo esté funcionando bien y coordinar a los que trabajan acá”, dice Vanesa Iglesias, la encargada del bioterio. “Lo más importante es mantener una buena calidad de agua y ahí influye la temperatura, la conductividad y el pH”, explica. Cambian el agua todos los días, alimentan a los peces y, lo más importante, los reproducen. En la noche se pone un macho y una hembra en una pecera, separados con una lámina. A las nueve de la mañana, con la luz, los peces se activan y se cruzan. “Los huevos fertilizados caen por una rejilla al fondo de la caja. Sin ésta, ellos se los comerían”, dice Iglesias.

La idea es obtener cientos de huevos fecundados con características especiales para cada investigación. En el laboratorio de Miguel Concha hay alrededor de una docena de trabajos. “Cada uno necesita su propia línea de peces transgénicos”, explica Iglesias. Algunos, por ejemplo, están diseñados para que parte de sus proteínas sean fosforescentes. Gracias a esto, la estudiante de posdoctorado Almudena Laliena podrá seguir proteínas en el cerebro y estudiar las conexiones neuronales que suceden en el mal de Parkinson. “Para mí, la ventaja que tiene el pez cebra es que criarlo es relativamente fácil, se desarrolla muy rápido, y además su desarrollo embrionario es transparente”, dice Laliena.

Además de los peces cebra, los proyectos del laboratorio de Miguel Concha también utilizan otras variedades, como los peces anuales. Pero, más allá del método, hay dos grandes líneas de investigación. “Una tiene que ver con el desarrollo temprano del embrión, cómo las células iniciales pueden organizarse para generar este embrión alargado que termina siendo”, explica Concha. “La otra línea tiene que ver más con el sistema nervioso: ahí el interés es ver cómo se generan las diferencias entre el lado izquierdo y el derecho del cerebro”.

A estas investigaciones se suma otro aspecto que para Concha es muy relevante: también está trabajando para difundir sus métodos y generar una comunidad que vaya, poco a poco, aportando con más y más papers sobre el desarrollo embrionario de los seres vivos. Cuando comenzó a observar los embriones de peces cebra en Oxford, pocos grupos en el mundo los estaban utilizando. Hoy la tecnología se ha difundido más y la idea es motivar a que cada vez más científicos aporten con conocimiento para entender mejor el origen de la vida. En mayo, de hecho, organizó una serie de encuentros internacionales en Santiago, donde entrenaron a estudiantes de distintos países para trabajar con los microscopios y los embriones que él utiliza. “Estas temáticas están muy poco desarrolladas en Chile y la región”, dice Miguel Concha. “Por ello, traer a estos científicos permite aumentar la masa crítica y el interés público por el tema, lo cual tiene un impacto muy importante a corto y largo plazo, para profesores y estudiantes. Además, esto constituye una oportunidad para establecer redes de colaboración internacional”.

Entre estos encuentros también hubo charlas con dos destacados científicos estadounidenses en este campo: Stuart Newman, experto en el origen de las extremidades, y Ray Keller, quien trabaja en ranas. “Miguel ha logrado definir en gran detalle cómo las células se mueven de un lugar a otro y cómo ‘sienten’ la presencia de las otras células. Es un trabajo fascinante”, dijo Newman, profesor del New York Medical College, cuando estuvo en Santiago. Keller, de la Universidad de Virgina, lo complementa: “He seguido la carrera de Miguel desde que era un pequeño saltamontes”, dice riéndose, “ahora el pez cebra se ha expandido para ser usado como un modelo muy común en la biología, pero Miguel lleva mucho tiempo haciendo grandes contribuciones y lo seguirá haciendo. Lo que pasa en su laboratorio es fantástico”.

LAS PREGUNTAS DE LA VIDA
Hace casi cien años, un escocés publicó un libro que hasta hoy da que hablar. Se llamaba D’Arcy Wentworth Thompson y la publicación la tituló Sobre el crecimiento y la forma (On growth and form). Thompson creía que los biólogos de su época se habían enfocado demasiado en la evolución y subvaloraban el papel de la física y la matemática para explicar la forma y la estructura de los seres vivos. “Este libro fue una especie de biblia para quienes trabajan el aspecto físico de la biología”, explica Miguel Concha, “pero después comenzó la era genética y la física se dejó de lado”. Había un gran problema: medir las fuerzas físicas a escalas microscópicas era técnicamente muy difícil. Mientras tanto, la genética y la química avanzaban notoriamente.

Stuart Newman dice que precisamente el trabajo de Miguel Concha puede ser un gran aporte para volver a hablar de la importancia de la física para explicar por qué un embrión va tomando la estructura que obtiene: por qué las células se dividen para luego dar formas específicas a distintas partes de lo que será un ser vivo. “Finalmente esto es muy similar a lo que pasa entre el agua y el aceite, donde estos dos no se juntan por razones físicas”, explica Newman.

“En los últimos cuatro o cinco años, todo esto de la física ha emergido de vuelta, porque ahora tenemos herramientas nuevas, microscopios que permiten medir fuerzas en células y tejidos”, comenta Miguel Concha. “Ahora por fin se pueden volver a observar estos dos elementos: la parte química y la física”.

La gran pregunta pendiente, para Concha, será entender cómo funciona esta autoorganización que puede observar cuando mira los videos que obtiene en sus microscopios. Pero otro desafío también será cómo este conocimiento podría mejorar la vida del hombre. Lo de estudiar los ratones, las ranas o los peces finalmente tiene como gran razón el hecho de que los estándares éticos y también prácticos no permiten trabajar con embriones humanos, pero el norte finalmente es explicar mejor el origen de la vida y de la vida humana.

“Entender cómo las células tienen esta maquinaria inherente que las hace generar una estructura cuando interactúan con otras, será fundamental para avanzar en terapias regenerativas, por ejemplo”, dice el investigador. El día que se lleguen a cultivar órganos desde cero, este conocimiento será vital. En este sentido, en su laboratorio están formando un grupo de investigación con la U. de Cambridge que estudiará células madre en los peces.

Es un camino que recién comienza, dice Concha. “Estos ladrillos se van juntando, pero la fuerza por la que se juntan no es algo sencillo de explicar de a uno. Parece casi como un acto mágico”, explica el científico, “pero lo que ahí hay son principios biológicos y físicos. Llegar a entenderlos va a ser algo muy complejo, pero fascinante”.