Las células vasculares en la progeria de Hutchinson-Gilford acumulan la proteína defectuosa progerina, que se ancla a la membrana nuclear y desencadena una cascada de daños. Uno de los eventos tempranos es la pérdida de acetilación de la histona H4 en la lisina 16 (H4K16ac). Esta marca no solo decora la cromatina: debilita la unión entre nucleosomas vecinos, haciendo que el empaquetamiento del ADN sea más laxo, y ayuda a la célula a elegir la vía precisa de reparación de las roturas de doble cadena, la recombinación homóloga. Cuando H4K16ac desaparece, la cromatina se compacta y la reparación cambia a una vía más tosca y propensa a errores, la unión de extremos no homólogos. En un trabajo anterior, los autores mostraron que en las células vasculares de HGPS esta marca está muy reducida, y ahora se preguntaron: ¿qué enzimas son las culpables y se pueden 'apagar' para devolver la juventud a las células?
Los investigadores realizaron un cribado a gran escala en dos líneas celulares de cáncer: HeLa y U2OS. Con ARN de interferencia pequeño, fueron apagando uno por uno los genes de todos los candidatos conocidos: las acetiltransferasas KAT5 y KAT8, las once desacetilasas de la clase HDAC y las siete sirtuinas. El nivel de H4K16ac se midió de dos maneras: inmunofluorescencia cuantitativa en núcleos individuales e inmunotransferencia de histonas extraídas de las células. Luego, las enzimas clave se verificaron en células vasculares obtenidas de células madre pluripotentes inducidas de pacientes con HGPS y de donantes sanos. Para la confirmación farmacológica se utilizó un panel de inhibidores con distinta selectividad: BRD4884 (contra HDAC1/2), MI192 (contra HDAC2/3), santacruzamato A (declarado como inhibidor selectivo de HDAC2), quisinostat (inhibidor amplio de HDAC) y EX527 (inhibidor selectivo de SIRT1). Las células se trataron con estos compuestos durante 24 horas y luego se evaluaron H4K16ac, la morfología nuclear, el marcador de proliferación Ki67, el marcador de senescencia beta-galactosidasa y la histona H2AX fosforilada (γH2AX) como indicador de roturas de doble cadena en el ADN.
En las células HeLa y U2OS, el apagado de KAT8 redujo H4K16ac en un 60–70%, mientras que el de KAT5 apenas influyó. Entre las desacetilasas, la supresión de HDAC2 produjo el efecto más fuerte: el nivel de H4K16ac aumentó un 42–47%. La supresión de SIRT1 incrementó la marca un 47–49%, y la de HDAC1 prácticamente no la modificó. La sobreexpresión de HDAC2 y SIRT1 redujo H4K16ac hasta un 64–66% del control, confirmando su papel como 'borradores'. Los inhibidores farmacológicos dirigidos a HDAC2 elevaron H4K16ac en HeLa: santacruzamato A un 62%, MI192 un 34%, BRD4884 un 22%, mientras que el inhibidor de SIRT1 EX527 no produjo un efecto significativo. En las células vasculares de HGPS el panorama fue aún más marcado: santacruzamato A elevó H4K16ac un 101%, MI192 un 77%, BRD4884 un 62%, y EX527 solo un 15%. El lonafarnib (inhibidor de la farnesiltransferasa, aprobado para HGPS) por sí solo aumentó H4K16ac un 39%, y su combinación con inhibidores de HDAC2 mantuvo los niveles más altos de la marca. El cultivo prolongado mostró que los inhibidores de HDAC2 preservaban la capacidad de división celular: en el pasaje 20, la proporción de células Ki67-positivas era del 12% en el control con vehículo, pero del 63–75% con tratamiento de BRD4884, MI192 o santacruzamato A, y la combinación con lonafarnib alcanzaba hasta el 84%. El marcador de senescencia beta-galactosidasa se acumulaba mucho más lentamente: una reducción del 58–73% en comparación con el control. Los inhibidores de HDAC2 también mejoraban la forma de los núcleos, acercándola a la de las células sanas, y reducían la señal de γH2AX en un 26–50%, lo que indica un menor número de roturas de doble cadena.
El trabajo separa por primera vez con claridad la contribución de HDAC2 y SIRT1 a la regulación de H4K16ac en las células vasculares de la progeria. En las líneas cancerosas de rápida división ambas enzimas son importantes, pero en las células HGPS es HDAC2 la que resulta ser el principal 'borrador' de esta marca protectora. Esto explica por qué los inhibidores de SIRT1 no producen efecto terapéutico y orienta los esfuerzos hacia el desarrollo de inhibidores selectivos de HDAC2. Los resultados también vinculan la regulación epigenética con la elección de la vía de reparación del ADN: la restauración de H4K16ac, al parecer, devuelve a las células la capacidad de recombinación homóloga precisa, reduciendo la acumulación de daños.
El tema puede desarrollarse en varias direcciones. En primer lugar, se necesitan inhibidores de HDAC2 más selectivos, ya que los compuestos utilizados tienen dianas secundarias. En segundo lugar, es importante comprobar el efecto en modelos animales de progeria para evaluar su impacto en los vasos y en la esperanza de vida. En tercer lugar, la combinación con lonafarnib parece prometedora y requiere optimización de dosis y pauta de administración. Por último, conviene estudiar qué genes y vías se activan exactamente al restaurar H4K16ac, para entender el mecanismo de rejuvenecimiento celular.
Los resultados pueden influir en el desarrollo de terapias para la progeria y, posiblemente, para otras enfermedades relacionadas con el envejecimiento vascular acelerado. Los inhibidores de HDAC2 también se consideran candidatos para el tratamiento de la enfermedad de Alzheimer, y este trabajo aporta una justificación adicional para su estudio.
Los próximos pasos incluyen probar los inhibidores de HDAC2 en modelos animales de progeria, evaluar su seguridad en uso prolongado y desarrollar compuestos más selectivos. También es necesario dilucidar qué procesos celulares, además de la reparación del ADN, mejoran con la restauración de H4K16ac.
En el campo de la epigenética del envejecimiento sigue abierta la pregunta de por qué distintas células reaccionan de manera diferente a la pérdida de H4K16ac: en unos sistemas la marca disminuye, en otros aumenta. Este trabajo muestra que el factor clave puede ser el equilibrio entre acetiltransferasas y desacetilasas, que depende del tipo celular y del estado patológico. Para la medicina de la progeria es importante entender cómo restaurar ese equilibrio precisamente en las células vasculares sin afectar otros tejidos.
El santacruzamato A, que mostró el mayor efecto en este trabajo, se aisló por primera vez de una cianobacteria marina y recibió su nombre en honor a la isla de Santa Cruz, donde se encontró. A pesar de las controversias sobre su selectividad, sigue siendo una herramienta útil para estudiar HDAC2 en las células.
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