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Stanley Prusiner

Investigadores notables y sus aportes a la biología.

Prusiner. Ambos tuvieron que reunir muchaspruebas para sostener y defender sus explicacionesante las críticas (y a veces ataques certeros) de suscolegas.

¿Quién es Stanley Prusiner? Hagamos un repasorápido de su biografía. Nació el 28 de mayo de1942 en Des Moines, ciudad del estado de Iowa,en Estados Unidos. Su infancia transcurriónormalmente, aunque la ausencia de su padreenrolado en la marina durante la segunda guerra,hizo que se mudara con su madre a casas defamiliares en diversas ciudades (Des Moines,Boston y Cincinnati). Finalmente, en 1952, todala familia se estableció en Cincinnati.

Según sus propias palabras, su educaciónpreuniversitaria no le entusiasmaba en absoluto yaunque fue un alumno bueno, no se destacó. Elinterés y la motivación se despertaron en él cuandoingresó en 1960 en la Universidad de Pennsylvania,ya que allí se respiraba un ambiente intelectual muyestimulante; tres años después comenzaría suprimer proyecto de investigación y en 1964 segraduaría en medicina.

Durante los años siguientes, continuó susinvestigaciones en Estocolmo y allí vivió unperíodo muy inspirador en el cual decidió orientarsu carrera hacia la investigación biomédica. Acomienzos de 1968 regresó a Filadelfia y sedoctoró en medicina. Luego optó por ingresarcomo interno en la Universidad de California.Entre 1972 y 1974 completó su residencia en elDepartamento de Neurología de esta mismauniversidad. Fue durante ese período cuando tuvocontacto con el tema que lo acompañaría el restode su carrera como investigador.

ara todos los apasionados por la biología,2009 fue un año especial, ya que secumplieron doscientos años delnacimiento de Charles Darwin y ciento

cincuenta años de la publicación de «El origen delas especies».

Fue tan profusa la nueva bibliografía sobre estemagnífico naturalista y científico, que daba laimpresión que «uno pisaba una baldosa y salía unartículo nuevo». Pero el lector debe saber que esteno es el caso. ¿Y por qué empieza así este artículoentonces?, será porque, a mi criterio, existen algunassemejanzas entre el trabajo de este investigadorcon el de Darwin y sus aportes científicos…ustedlector dirá que estoy exagerando y es posible, perolo invito a seguir leyendo y verá.

La ciencia, a diferencia de la religión, carece (odebería) de principio de autoridad: nadie puedeproponer y sostener algo en materia científica conel argumento «es así porque yo lo digo o porqueestá escrito en tal o cual libro». Sin embargo, en lapráctica a veces los conceptos y teorías científicasson asimilados de forma dogmática y cristalizanen forma de enunciados definitivos; en lugar deser tomados como explicaciones provisorias yperfectibles. Tal es así, que a algunos enunciadosles han «colgado» el rótulo de dogma; como es elcaso del famoso «dogma central de la biologíamolecular», propuesto por el no menos famosoFrancis Crick (sí, el de la estructura del ADN).

A lo largo de la historia de la ciencia, sobranlos ejemplos de investigadores que descubrieronprocesos o hechos que no encajaban con teoríasdemasiado cementadas y debieron dar pelea paraque sus explicaciones sean consideradas; y es éstesin duda, el común denominador entre Darwin yel investigador destacado en este artículo: Stanley

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por Pablo A. Oteropabloadrianotero@gmail.com

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Transcurría el año 1972 y entre sus pacienteshabía una mujer que padecía de una enfermedadmuy infrecuente llamada Creutzfeldt-Jakob (ECJ).Esta extraña patología, descripta en los años 20por dos neurólogos alemanes Hans-GerhardCreutzfeldt y Alfons Jakob, se pensaba que eraproducida por un «virus lento». El término «viruslento» había sido propuesto por Bjorn Sigurdssonen 1954 y hacía referencia al prolongado períodode incubación. Sigurdsson investigaba unaenfermedad, conocida hace más de doscientosaños, que afecta a las ovejas y cabras: el scrapie oprurito lumbar.

La paciente presentaba los síntomas típicos dela ECJ: pérdida de memoria, problemas repentinosde coordinación y signos de demencia. En solodos meses la paciente falleció y Stanley Prusinerquedó sorprendido e intrigado por lo desconocidaque era esta patología y sus causas. Entre las cosasque más desconcertaban a los médicos de estospacientes, era que no presentaban fiebre nirespuesta inmunológica, lo que es típico de lasenfermedades infecciosas.

Lo que se conocía de este tipo de enfermedadeseran más que nada detalles sueltos. En 1957Daniel Carleton Gadjusek había descripto unapatología muy curiosa ya que afectaba solo a losmiembros de una tribu en Papúa Nueva Guinea,los fore. La enfermedad era conocida como kuru,que en la lengua nativa significa «temblor»; nombreque obedecía a que los enfermos presentabanespasmos musculares incontrolables, además dedificultades de coordinacióny para deglutir. En 1959,William Hadlow propusoque esta patología y el scrapieserían producidas por unvirus lento, ya que ambaspresentaban períodos deincubación muy largos, entre4 y 30 años. Además, elaspecto esponjoso quemostraban los cortes decerebro de víctimas de kuruy de ECJ, le permitieron aIgor Klatzo relacionar ambaspatologías. Entre otrosavances posteriores, en1968, se comprobó que elscrapie era transmisible achimpancés.

Prusiner comienza a investigar sobre el scrapieen 1974; año en el que asume como profesorasistente en el Departamento de Neurología yrecibe una beca del National Institute of Heath

(NIH). Durante ese período trabajó con WilliamHadlow y Carl Eklund, quienes, según el mismoreconoce, le enseñaron mucho sobre estapatología.

Él sabía que la clave estaba en purificar ycaracterizar químicamente al agente infeccioso queproducía el scrapie. La metodología que utilizóconsistió en inocular ratones con extractos de tejidonervioso de ovejas muertas por scrapie ysacrificarlos entre 30 y 150 días después. Luegosometió los tejidos nerviosos a homogeneizado, atratamientos con detergentes y centrifugado convelocidades crecientes, de modo que obtuvodiferentes fracciones. Luego, para cada una de ellascomprobó su capacidad infecciosa; estosexperimentos le llevaban mucho tiempo y erancarísimos de mantener.

Una vez que logró identificar la fraccióninfecciosa comenzó a realizar pruebas bioquímicaspara dilucidar la identidad del «agente misterioso».Sin entrar en detalles técnicos, Prusiner sabía, portrabajos propios y ajenos, que el agente causanteconservaba su poder infeccioso aún después deser tratado con luz UV y formalina, además de sermuy resistente al tratamiento térmico. Sin embargoperdía capacidad infecciosa al ser tratado conenzimas proteasas. Estos resultados sugerían queno se trataba de un virus y que no había ADN uARN como parte de la estructura del agenteinfeccioso; su conclusión fue el agente infecciosose trataba de una proteína. Ésta, en realidad noera una idea original de él, ya que en los años 60

Tikvah Alper había sugeridoque tal vez una proteína fuela causante del scrapie.Prusiner tomó esta ideaprestada, continuó inves-tigando y finalmente pudoprobar que efectivamente eraasí.

Prusiner decidió comu-nicar sus resultados en unartículo publicado en laprestigiosa revista Science de1982. En este artículoapareció por primera vez eltérmino «prión» que deriva de«proteinaceous infectious agent».

Durante los años siguientes la comunidadcientífica lo consideró a Stanley Prusiner unaespecie de hereje, por proponer que existíanproteínas infecciosas sin ácidos nucleicosasociados, es decir, sin material genético. La verdades que estas reacciones no le sorprendieron ya que

Fragmento del artículo, publicado en 1982 en larevista Science, en el que apareció por primera vezel término «prión».

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él esperaba una fuerte oposición. En una parte desu autobiografía recuerda que: «el desarrollo delconcepto de prion posee una historia parecida a ladel ADN. Muchos científicos se negaban a aceptarque el ADN podía ser la molécula que portaba lainformación genética. Perola oposición era a partir deprejuicios, no de datosciertos. Aceptar queexistían proteínasinfecciosas iba en contra de30 años de pruebas».

Pero la hipótesis de lospriones, ponían en tela dejuicio otros conceptos, porejemplo la relación entre lasecuencia de aminoácidosde una proteína y suestructura espacial. Hasta ese momento seaceptaba que una secuencia de aminoácidos seplegaba en una única estructura espacial posible,pero según lo propuesto por Prusiner esto no eraválido para los priones…por lo menos. La formano patológica de la proteína (llamada PrPc, el sufijoc es por celular) y la forma priónica y patológica(llamada PrPsc, el sufijo sc es por scrapie) sondiferentes en sus plegamientos pero comparten lamisma secuencia de 253 aminoácidos. Es decir quePrPc y PrPsc son idénticas en su secuenciaaminoacídica, aunque difieren en su estructurasecundaria y terciaria.Estudios posteriores sobrela estructura espacial,demostraron que la formanormal está enriquecida enalfa hélices mientras que laforma PrPsc, en hojasplegadas beta.

Los agentes infecciosos,como bacterias y virusposeen informacióngenética, y cuando infectana un organismo, la cantidadellos aumenta debido a laexpresión de los genescontenidos en los genotiposvirales y/o bacterianos.Pero, los priones carecen deácidos nucléicos, entonces:¿cómo se produce elaumento de la cantidadproteínas PrPsc en elorganismo? Todos losestudios hasta ahoraparecen indicar que, apartir de una proteína PrPsc,

se produce una reacción en cadena detransformaciones de proteínas PrPc a PrPsc. Segúneste modelo, PrPsc actuaría como molde para quela PrPc normal cambie de estructura terciaria.

A partir de los ochenta sesucedieron muchasinvestigaciones sobre estasproteínas priónicas y esmucho más lo que se sabeahora. Entre otras cosas sesabe que la proteína PrPc esuna proteína de membranapresente en las neuronas,células de la glía yleucocitos. Aunque sufunción es desconocida, lollamativo es que puedefaltar sin alterarse el

desarrollo, hecho que fue probado con ratones enlos que se inactivó este gen.

En el genoma humano el gen que codifica paraPrPc está en el par cromosómico número veinte yse expresa constitutivamente en las células yamencionadas. También se sabe que la formapriónica PrPsc se encuentra en el citoplasma yademás se descartó que ambas variantes proteicasse produzcan por splicing alternativo o pormodificaciones post-transcripcionales.

Además de estos detallessobre la proteína PrPc,también se conocen cadavez más detalles sobre laspatologías producidas porpriones. Los prionesproducen en los mamíferosuna serie de enfermedadesconocidas como encefa-lopatías espongiformestransmisibles (o EET). Entodos los casos se trata dedesordenes neurodege-nerativos que resultansiempre fatales y sin curaposible hasta ahora. En lasautopsias de las víctimas seobserva que el tejidocerebral posee un aspectoespongiforme (tipo quesogruyere) y en algunos casosplacas amiloides. Losagujeros corresponden azonas de muerte celular,posiblemente causada porneuronas que acumularongrandes cantidades de PrPsc

«¿Cómo reaccionó lacomunidad científica?: Losvirólogos reaccionaron con

incredulidad y algunos de losinvestigadores que trabajabanen el scrapie y la enfermedadde Creutzfeldt-Jakob estaban

irritados».

A B

La conversión de la proteína PrP (A) a la forma priónica (B)implica cambios en el plegamiento. Las flechasrepresentan hojas plegadas beta, mientras que lostirabuzones representan hélices alfa.

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en su citoplasma. Entre las EET mejor estudiadasy descriptas, se encuentra la ya mencionadaenfermedad de Creutzfeldt-Jacob (ECJ).

Sin embargo, estas enfermedades además de serinfecciosas y por lo tanto transmisibles, en algunoscasos se deben a causas genéticas/hereditarias;mientras que en otros, ocurren de formaespontánea. En el caso de la ECJ, la mayoría delos casos no se deben herencia (solo 10%), ni atransmisión infecciosa, sino que constituyen casosesporádicos.

Hoy se conocen más de 20mutaciones diferentes queproducen las formas hereditariasde las EET y en todos los casosse comportan como enferme-dades autosómicas dominantes.Cualquiera de estas mutaciones,que originalmente deben haberocurrido en la línea germinal dealgún individuo, produce unplegamiento erróneo similar a laforma patológica (PrPsc). En lasformas esporádicas, la apariciónespontánea de PrPsc, involucraríauna mutación somática, cuyoproducto sería una proteína conuna predisposición a unplegamiento erróneo.

Entre las formas infecciosascomprobadas, se encontraba elkuru en los fore de Papúa NuevaGuinea, que se transmitía dentrode la tribu por medio de ritualesque involucraban el consumo ymanipulación de material cadavérico.Posiblemente el primer caso haya sido espontáneoy luego resultó transmisible por estas conductasrituales. Por otro lado, existen casos de ECJiatrogénicos, producidos por uso materialquirúrgico contaminado o de hormona decrecimiento y gonadotrofina obtenida de cadáveresde personas que padecieron de ECJ.

El síndrome de Gerstmann-Straussler-Schienker (GSS) y el insomnio fatal familiar (IFF)son dos patologías de este mismo grupo, descriptasrecientemente y cuyos casos se encontraronasociados a grupos familiares. Los pacientes quepadecen IFF no pueden conciliar el sueñoprofundo, lo que conduce a otros desordenesmentales y finalmente a la muerte. Aunque estas yotras enfermedades priónicas podrían también serinfecciosas, es necesario para que esto ocurra,tomar contacto con la proteína priónica.

En 1986, aparecieron en Inglaterra, casos devacunos con comportamientos extraños ytemblores descontrolados, lo que luego fueconocido vulgarmente como el «mal de la vacaloca». Esta patología, la encefalopatíaespongiforme bovina (EEB) o en inglés BovineSpongiform Encephalopathy (BSE), seguramentesurgió por la transmisión de la forma priónica descrapie al ganado vacuno por alimento contaminadocon material proveniente de ovejas enfermas.

En 1996, aparecieron 40 casosde ECJ en Inglaterra en grupos deedades poco comunes para estapatología que se consideraroncasos de una nueva variante de laECJ (ECJnv). A partir de estocrecieron las sospechas que estaspersonan hubieran contraído estapatología al haber consumidocarne vacuna de animalesenfermos con EEB. Algunaspruebas apoyan esta hipótesis: lacaracterización bioquímica dePrPsc aislada de cerebros depacientes con ECJnv, demostró susimilitud con la PrPsc del ganadovacuno y no con la de la ECJ, ni ladel scrapie y además la distribucióngeográfica de las víctimas estabarelacionada con zonas de casos devaca loca. Aunque aún se discutey se esgrimen complotseconómicos y otrasconspiraciones, la transmisión depriones entre especies esperfectamente posible y estádemostrada.

Existen otras encefalopatías espongiformestransmisibles (EET) descriptas y que afectannaturalmente a otras especies de mamíferos. Porejemplo en ciervos, en felinos, en visones y enotros ungulados. En todos los casos, se cree quese originaron por el consumo de alimentoscontaminados con proteína priónica provenientede ovejas con scrapie o de vacas con ESB.

Desde 1982 y hasta hoy día, la resistencia a lahipótesis del prión como causante de estaspatologías, fue disminuyendo gracias a las pruebasque se fueron acumulando. Entre las pruebas queconvencieron a los científicos, está el hecho deque los ratones que no poseen el gen PrP (pormodificación genética) son resistentes y no seinfectan. Además, el último avance fue laproducción de la proteína PrPsc en E. coli, que luegoresultó infecciosa en ratones.

La sospecha que existía sobre la carnevacuna británica y su posiblecontaminación con proteína priónica sereflejaba en este afiche de una sucursalde comida rápida. El aviso dice:«McDonald´s utiliza solo carne de origenno británico».

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El objetivo de esta sección es narrar historias,rozadas muy de cerca por la biología, pero historiaal fin y en este caso se trata de una historia detrabajo, con todo lo que esto implica. La historiade los priones y de Prusiner refleja muchosaspectos de la tarea científica, y no me refiero al«progreso» del conocimiento, sino justamente a losconflictos, las idas y vueltas, a los prejuicios eintereses y al final inconcluso.

Para terminar, es justo mencionar que para suscompañeros y colaboradores, Prusiner es un tipode perfil bajo, perseverante y creativo…y ademássale en todas las fotos sonriendo.

Finalmente el reconocimiento llegó y el herejeresultó no ser tal. En 1997, Stanley Prusiner fuegalardonado con el Premio Nobel de Medicina, yen solitario, hecho que no ocurría en la disciplinade medicina desde 1971. El premio le fueotorgado como reconocimiento a «sudescubrimiento de los priones, un nuevo tipo deagente infeccioso». La noticia fue comunicada enla revista Science con el siguiente titulo: «Prusinerreconocido por la, alguna vez herética, teoría delos priones.»

Prusiner publico más de 200 artículos y unosdiez libros. Desde 1992 es miembro de la AcademiaNacional de Ciencias de Estados Unidos y de laAcademia de las Artes y las Ciencias de EstadosUnidos, así como de la Royal Society de Londres;actualmente sigue ejerciendo como profesor deneurología y virología en la Universidad deCalifornia en San Francisco.

Bibliografía

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3. Belay, ED y LB. Schonberger. 2005. The public healthimpact of prion diseases. Annual Review of Public Health. Vol.26: 191-212.

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5. Legname, G y otros. 2004. Synthetic Mammalian Prions.Science. Vol. 305(5684): 673–676.

6. Olanow, C.W. y S. Prusiner. 2009. Is Parkinson’s disease aprion disorder? PNAS Vol. 106(31):12571-2.

por Pablo A. Oteropabloadrianotero@gmail.com

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7. Prusiner, S. 1982. Viroids and prions. PNAS Vol.79(17)5220-5224.

8. Prusiner, S. 1982. Novel proteinaceous infectious particlescause scrapie. Science, Vol. 216(4542)136-144.

9. Prusiner, S. 1997. Autobiography. En Les Prix Nobel.The Nobel Prizes 1997, Editor Tore Frängsmyr, NobelFoundation, Stockholm. Disponible on line en: http://nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1997/prusiner-autobio.html

10. Prusiner, S. 2001. Prions. En: Fields – Virology. Fields,BN y otros (editores). Chapter 90. 2001. 4th Edition. Publicadopor Lippincott Williams & Wilkins.

11. Prusiner, S. 1998. Prions. PNAS Vol. 95(23): 13363-13383.

A 200 años de su nacimientoy a 150 años de la publicación

de «El Origen de lasEspecies», recordamos a este

notable investigador ynaturalista

(1809-1882).