Descubren cómo extraer y analizar proteínas en tejidos blandos de restos humanos antiguos

Los tejidos blandos antiguos, como cerebros, músculos o piel, conservan una vasta cantidad de información biológica sobre nuestros ancestros. Sin embargo, acceder a estos secretos ha sido un desafío científico monumental, hasta ahora.

Un innovador método, desarrollado por investigadores de la Universidad de Oxford, promete abrir una nueva era en el descubrimiento paleobiológico. Este avance permite extraer e identificar proteínas de estos delicados restos humanos con una eficacia sin precedentes.

Los hallazgos, publicados hoy en la revista PLOS One, podrían transformar nuestra comprensión de la vida en el pasado. El equipo, liderado por la investigadora de posgrado Alexandra Morton-Hayward, demostró la potencia de su técnica en muestras arqueológicas de cerebro humano.

"Hasta ahora, los estudios sobre proteínas antiguas se han limitado principalmente a tejidos mineralizados como huesos y dientes", afirma Morton-Hayward. Los órganos internos, mucho más ricos en información, eran una "caja negra", explica, porque no existía un protocolo para su análisis.

Un obstáculo clave fue encontrar una forma eficaz de romper las membranas celulares para liberar las proteínas sin dañarlas. Tras probar diez estrategias diferentes en cerebros humanos de 200 años, extraídos de un cementerio victoriano, el equipo encontró una solución sorprendente: la urea.

Este componente principal de la orina demostró ser muy eficaz para romper las células, liberando las proteínas que contenían para su posterior estudio.

Una vez extraídas, las proteínas se separan mediante cromatografía líquida. Luego se identifican utilizando espectrometría de masas, una técnica que las distingue según su masa y carga eléctrica.

El equipo de Oxford optimizó aún más este proceso. Combinaron la cromatografía líquida y la espectrometría de masas con un método llamado espectrometría de movilidad iónica de forma de onda asimétrica de alto campo (FAIMS). Esta adición aumentó el número de proteínas identificadas hasta en un 40%.

Morton-Hayward lo compara con organizar un cubo de Lego: "Si puedes empezar a distinguir las piezas por color, forma, tamaño, etc., tendrás más posibilidades de crear algo significativo con todo ello".

Utilizando este método combinado, el equipo identificó más de 1.200 proteínas antiguas a partir de tan solo 2,5 miligramos de muestra. Este es, con diferencia, el paleoproteoma más extenso y diverso jamás reportado a partir de material arqueológico.

Los investigadores destacan que las proteínas son vehículos ideales para navegar por el pasado. Sobreviven mucho más tiempo en el registro arqueológico que el ADN y pueden revelarnos la experiencia vivida de un individuo, más allá de su mapa genético.

En el Centro para el Descubrimiento de Medicamentos de Oxford, el equipo identificó una diversa gama de proteínas que rigen la función cerebral saludable. También encontraron posibles biomarcadores de enfermedades neurológicas, como el Alzheimer y la esclerosis múltiple, en estas muestras antiguas.

"La gran mayoría de las enfermedades humanas, incluidas las psiquiátricas y los trastornos de salud mental, no dejan marcas en los huesos", señala Morton-Hayward. Por ello, eran prácticamente invisibles en el registro arqueológico hasta ahora.

"Esta nueva técnica", añade, "abre una ventana a la historia de la humanidad que no habíamos explorado antes".

Dado que menos del 10% de las proteínas humanas se expresan en el hueso, en comparación con aproximadamente el 75% en los órganos internos, esta técnica promete ampliar considerablemente nuestra comprensión. Podremos saber más sobre la dieta, las enfermedades, el medio ambiente y las relaciones evolutivas en la antigüedad.

El profesor Roman Fischer, autor principal del estudio, concluyó: "Al permitir la recuperación de biomarcadores proteicos de tejidos blandos antiguos, este flujo de trabajo nos permite investigar patologías más allá del esqueleto, transformando nuestra capacidad para comprender la salud de las poblaciones del pasado".

El método ya ha despertado un gran interés por su aplicabilidad a una amplia gama de materiales y entornos arqueológicos, desde restos momificados hasta cuerpos de pantanos, y para el estudio de anticuerpos o incluso hormonas peptídicas antiguas.

La Dra. Christiana Scheib, de la Universidad de Cambridge, quien no participó en el estudio, elogió el trabajo. Afirmó que este tipo de investigación fundamental es crucial para el avance del campo, destacando el buen diseño del estudio y su potencial para futuros descubrimientos.

Basado en información publicada en la revista científica PLOS One