Las células humanas pueden transferir DNA dañado directamente a las células vecinas a través de puentes de nanotubos

Por décadas, el genoma de los mamíferos fue considerado estrictamente autónomo respecto a la célula — confinado dentro del núcleo de una sola célula y aislado de sus vecinas. Este estudio pionero publicado en Cell refuta esa suposición al demostrar que la inestabilidad genómica puede desencadenar la transferencia física de fragmentos de DNA nuclear de una célula humana al genoma de una célula adyacente, a través de conexiones en nanotubos microscópicos. Las implicaciones son profundas: el daño genómico no es solo una crisis celular privada — puede propagarse lateralmente a través de un tejido.

El equipo de investigación de UT Southwestern utilizó células epiteliales de pigmento de retina humanas inmortalizadas con hTERT (RPE-1) y células epiteliales de túbulo proximal renal (RPTECs), junto con células cancerosas HeLa, para estudiar este fenómeno. La inestabilidad genómica fue inducida mediante múltiples métodos ortogonales: tratamiento con inhibidores de CENP-E y Mps1 para provocar errores de segregación mitótica, arresto prolongado con nocodazol seguido de liberación, depleción de Mad2 para acelerar la salida mitótica, roturas de doble cadena cromosómica en el cromosoma 3p inducidas por CRISPR-Cas9, y radiación ionizante de 2 Gy. En todos los casos, se observó DNA citoplasmático — visualizado con el colorante SiR-DNA e histona H2B marcada con fluorescencia — transitando a través de estructuras de nanotubos que conectaban células adyacentes.

Para demostrar de manera definitiva la transferencia intercelular (en lugar de contaminación citoplasmática o puentes celulares), el equipo cultivó conjuntamente células que expresaban H2B-GFP con células que expresaban H2B-mCherry. La transferencia exitosa de DNA produjo células receptoras con marcado de H2B no coincidente entre el núcleo y el citoplasma — una señal característica que fue cuantificada en 2.867 células de tres experimentos independientes. Entre el 1,1% y el 3,9% de los micronúcleos mostraron señales de H2B no coincidentes, una cifra que los autores señalan como una subestimación, ya que las transferencias del mismo color son invisibles para este ensayo. La frecuencia de transferencia dependía de la densidad celular y fue completamente abolida por un filtro transwell de 4 μm de poro que impedía el contacto físico entre células, lo que confirma el mecanismo de nanotubos dependiente del contacto.

Los propios nanotubos fueron caracterizados como estructuras ricas en microtúbulos (positivas para α-tubulina), distintas de los puentes de cromatina originados en cromosomas dicéntricos. La velocidad promedio de transporte de DNA dentro de los nanotubos se midió en ~390 nm/min. El marcado de la membrana plasmática con CAAX-Halo confirmó que la carga atravesaba conexiones de nanotubos genuinamente encerradas en membrana. Aproximadamente el 26,7% de los micronúcleos transferidos conservaban el recubrimiento de Lamin B1, mientras que el resto carecía de él — lo que indica que tanto el DNA encerrado en lámina nuclear como el DNA citoplasmático desnudo pueden ser transferidos.

Lo más notable es que el DNA transferido no era simplemente un pasajero pasivo — estaba funcionalmente integrado. Los fragmentos transferidos fueron heredados de forma estable a lo largo de múltiples generaciones celulares como elementos genéticos extracromosómicos. En un experimento de prueba de concepto, el equipo demostró que el DNA que codifica genes de resistencia a fármacos fue transferido de células donantes a células receptoras, las cuales adquirieron posteriormente una resistencia hereditaria al fármaco correspondiente — un cambio fenotípico de novo conferido íntegramente por transferencia de DNA de tipo horizontal. Esto posiciona la transferencia de DNA mediada por nanotubos como un mecanismo previamente no reconocido de remodelación genómica no autónoma respecto a la célula en mamíferos, con relevancia potencial para la evolución del cáncer, el envejecimiento tisular y la progresión de enfermedades.