Un organismo inesperado, la mosca de la fruta Drosophila, está demostrando ser un modelo poderoso para el estudio de enfermedades humanas y el desarrollo de tratamientos potenciales, incluida la protección contra daños por radiación. Investigaciones realizadas en la Uniformed Services University (USU) han revelado una estrategia innovadora con implicaciones para salvaguardar a personal militar y civiles contra la exposición a la radiación.
¿Por qué moscas de la fruta?
La sorprendente similitud en las vías genéticas y moleculares entre humanos y Drosophila hace esto posible. Aproximadamente el 75% de los genes relacionados con enfermedades humanas tienen un equivalente genético funcional en la mosca de la fruta, lo que permite a los investigadores utilizarla como modelo para comprender mejor las enfermedades humanas.
Manganeso: un posible escudo contra la radiación
El Dr. Robert Volpe, recién graduado del programa de doctorado en Biología Molecular y Celular de la USU, lideró el estudio. El estudio, titulado “Prophylactically Feeding Manganese to Drosophila Confers Sex-Specific Protection from Acute Ionizing Radiation Independent of MnSOD2 Levels”, fue publicado en la revista Antioxidants (Basel) en enero de 2025. Los colaboradores incluyeron al Dr. Aditya Sen, investigador postdoctoral del departamento de Bioquímica de la USU, a los Dres. Ajay Sharma, Venkatesan Kathiresan y Brian Hoffman del departamento de Química de la Universidad de Northwestern, y a la Dra. Rachel Cox, profesora y subdirectora del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la USU. Los investigadores encontraron una nueva vía prometedora para la protección contra la radiación: el manganeso dietético. El manganeso es un nutriente que se encuentra en muchos alimentos, incluyendo nueces, cereales integrales, verduras de hoja verde y frutas.
Centrándose en el impacto del manganeso dietético en la resistencia a la radiación, el estudio descubrió que complementar la dieta de las moscas con cloruro de manganeso (MnCl2) antes de exponerlas a irradiación aguda aumentó drásticamente la supervivencia de las moscas macho. Por razones aún desconocidas, las moscas hembra tienen una resistencia natural más alta a la exposición a la radiación. Sin embargo, el aumento de la tasa de supervivencia de los machos a la de las hembras sugiere que esta protección resulta del antioxidante metabolito de manganeso H-Mn. El complejo H-Mn actúa como un potente antioxidante, neutralizando los radicales libres dañinos producidos por la radiación, ofreciendo protección contra el daño celular.
Este trabajo se basa en la investigación pionera del Dr. Michael Daly, profesor de Patología en la Escuela de Medicina de la USU, quien primero identificó el papel protector de los antioxidantes de manganeso en varios organismos. Volpe realizó una pasantía con Daly como técnico de laboratorio antes de recibir el patrocinio del laboratorio de Daly para ingresar al programa de doctorado en Biología Molecular y Celular de la USU. Volpe completó su disertación, que incluyó ampliamente este estudio, bajo la tutoría de Cox.
Un enfoque novedoso con implicaciones prometedoras
Para llevar a cabo esta investigación, Volpe desarrolló un nuevo método de alimentación para las moscas y empleó técnicas espectroscópicas avanzadas para analizar los niveles de manganeso. Las técnicas espectroscópicas utilizan diferentes longitudes de onda de luz para identificar moléculas dentro de una sustancia, o en este caso, los niveles de manganeso dentro de una mosca de la fruta. El estudio también fue el primero en analizar los efectos en Drosophila bajo irradiación aguda, donde se recibe una dosis alta de radiación en un corto período de tiempo. Este trabajo no solo destaca el potencial de la suplementación dietética con manganeso como una estrategia radioprotectora, sino que también establece un nuevo modelo de sistema para estudiar las contramedidas contra la radiación.
“Estamos entusiasmados de que esto pueda conducir a un tratamiento preventivo y post-exposición específicamente para áreas del cuerpo que son vulnerables a la radiación [como el intestino] que no tienen una fuerte protección”, explica Volpe. Dado que el método de administración es estable en el estante, cualquier suplemento de manganeso resultante podría almacenarse sin refrigeración ni esterilización, lo que permitiría la preparación para emergencias. Esto es particularmente importante para el personal militar, los astronautas, los socorristas y otras personas que puedan estar expuestas a la radiación en el cumplimiento de su deber.
De cara al futuro
Esta investigación representa un avance sustancial en la protección contra la radiación. El método de detección desarrollado en esta investigación permitirá a los investigadores emplear una gama más amplia de compuestos para identificar su eficacia contra las lesiones por radiación. Estudios futuros pueden explorar el impacto del manganeso en órganos específicos para evaluar sus efectos protectores.
Volpe reitera el entusiasmo y la disposición del equipo “para poder contribuir a este tipo de necesidad única pero poderosa tanto para el soldado en el ejército como para el civil”. “Un peligro por radiación en el campo de batalla sería muy desafiante y nuestros soldados necesitan todas las ventajas que tengan si se enfrentan a eso”, explica.
