La lógica de la vida celular

Lucy Shapiro, doctora¹

JAMA: 11 de septiembre  de 2025 doi: 10.1001/jama.2025.14910

Premio Lasker~Koshland 2025 al Logro Especial en Ciencias Médicas

Esta Editorial es un llamado de atención sobre lo que está ocurriendo en el país que lidera el mundo de la ciencia, la difusión del conocimiento, las inversiones para sostener los equipos de investigación en las universidades.

El Premio al Logro Especial Lasker~Koshland 2025 en Ciencias Médicas ha sido otorgado a Lucy Shapiro, PhD, por una carrera de 55 años en ciencias biomédicas, honrada por descubrir cómo las bacterias coordinan su lógica genética en el tiempo y el espacio para generar células hijas distintas; por fundar el distinguido Departamento de Biología del Desarrollo de Stanford; y por su liderazgo ejemplar a nivel nacional.

Mi trayectoria científica ha abarcado la era de la biología molecular, que reveló cómo se codifica la información en el ADN y cómo se utiliza para crear y replicar seres vivos. A mediados de la década de 1960, como estudiante de posgrado con J. Thomas August y Jerard Hurwitz en el Colegio de Medicina Albert Einstein, me formé como bioquímico de ácidos nucleicos, centrándome en el descubrimiento y la enzimología de una ARN replicasa codificada por fagos (que en 2020 se demostró que es la enzima crucial en la replicación del virus SARS-CoV-2).

Estos primeros años fueron una época de extraordinaria libertad para perseguir descubrimientos fundamentales con el apoyo financiero y el estímulo del gobierno estadounidense.

Solo más tarde, los frutos llegaron en forma de nuevos medicamentos, diagnósticos, vacunas y tratamientos que iniciaron una era dorada de la medicina, aumentaron enormemente la esperanza de vida saludable y colocaron a Estados Unidos en el centro de la ciencia internacional.

Esa época extraordinaria se ve ahora amenazada por los continuos ataques del gobierno federal a la ciencia, los científicos y el valor de las verdades experimentales, fundamentales para la salud de la nación.

Me incorporé al profesorado del Departamento de Biología Molecular del Colegio de Medicina Albert Einstein en 1967, varios meses después de finalizar mi doctorado en dicho departamento. Diez años después, me convertiría en su director. Como nuevo miembro del profesorado, tuve la libertad de elegir el problema que abordaría en mi propio laboratorio. Tras varias semanas de reflexión, decidí utilizar mis conocimientos de bioquímica para explorar lo que sucedía en el interior de las células vivas; en esencia, combiné experimentos de probeta con biología celular para explorar la bioquímica in vivo. En particular, quería aprender cómo la información codificada en un genoma lineal se traduce en el despliegue tridimensional de proteínas estructurales y reguladoras para crear la arquitectura precisa de una célula. Para ello, necesitaba un modelo celular sencillo que presentara polaridad y, además, una división celular asimétrica que diera lugar a células hijas con diferentes estructuras y destinos celulares. Elegí la bacteria Caulobacter crescentus, poco estudiada , por ser la célula de vida libre más simple que presentaba la necesidad de regulación arquitectónica.

En la década de 1980, la revolución en genética molecular y tecnología de ADN recombinante hizo posible explorar las bases moleculares de la diferenciación celular, el desarrollo tisular y el ensamblaje del plan corporal. En 1986, me trasladé a la Facultad de Médicos y Cirujanos de la Universidad de Columbia para dirigir su Departamento de Microbiología e Inmunología. Unos años más tarde, en 1990, con nuestros hijos en la universidad y mi esposo, el físico Harley McAdams, jubilado de Bell Labs, nos fuimos a la Costa Oeste. Dejé Columbia para ir a la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford para crear un Departamento de Biología del Desarrollo. Como directora del nuevo departamento, recluté a un grupo de profesores visionarios que planteaban preguntas similares en bacterias, levaduras, moscas, gusanos, peces y ratones.

En Stanford, mi laboratorio de extraordinarios estudiantes y posdoctorados comenzó un análisis exhaustivo del circuito genético que impulsa el ciclo celular de C crescentus , similar a una célula madre. ¹ Mi entonces estudiante de posgrado, Michael Laub, demostró que un circuito cableado controla la activación secuencial de genes que codifican proteínas necesarias para eventos regulados temporalmente durante el ciclo celular, incluida la replicación cromosómica, la división celular y la diferenciación celular. ²

A principios de la década de 1990, la célula bacteriana se consideraba un «conjunto de enzimas» sin arquitectura interna. Sin embargo, esta idea se desmintió cuando mis investigadores posdoctorales Janine Maddock y Dickon Alley descubrieron que el complejo quimiorreceptor se ubica en los polos de las células de Escherichia coli y C. crescentus . ³ Además, junto con las proteínas estructurales, las proteínas reguladoras ⁴ y los complejos proteolíticos ⁵ también se ubican dinámicamente en la célula en función de la progresión del ciclo celular. Una colaboración con WE Moerner, utilizando sus imágenes de superresolución, nos permitió rastrear el movimiento de quinasas individuales marcadas con fluorescencia hacia el compartimento sin membrana en los polos de las células vivas. ⁶ La ubicación polar de diferentes complejos reguladores reveló los mecanismos que permiten una división celular asimétrica que produce células hijas con diferentes destinos celulares, un evento similar al de las células madre, clave para toda la biología del desarrollo.

En 1994, inicié una colaboración con el laboratorio de McAdams en Stanford, demostrando que las redes de genes reguladores son análogas a los circuitos eléctricos. Este trabajo dio lugar a una serie de artículos que establecieron por primera vez los conceptos y el lenguaje de la biología de sistemas. Para entonces, habíamos creado un laboratorio interdisciplinario con físicos que trabajaban junto a bioquímicos e ingenieros, junto a genetistas. En las reuniones semanales de grupo, aprendimos los idiomas y las culturas de los demás. La combinación de la genética molecular y el modelado de circuitos del ciclo celular reveló que los principios utilizados para el diseño de circuitos eléctricos asíncronos fiables son aplicables a la lógica reguladora del ciclo celular ⁷ y son paralelos a las redes de control que regulan el plan corporal de los metazoos ^{8 .}

Durante este tiempo, se hacía evidente que se avecinaba una tormenta perfecta para el futuro de la salud mundial. La resistencia a los antibióticos crecía a un ritmo alarmante. Nuevos agentes infecciosos aparecían en todo el mundo y se propagaban rápidamente debido al cambio climático y los viajes internacionales. Sentí que, como miembro de la comunidad científica, tenía la responsabilidad de ayudar a mediar en estos desafíos globales, así que adopté un enfoque triple:

1. Acceda a la comunidad política en Washington, D. C. Con este fin, me uní a J. Craig Venter y Joshua Lederberg para hablar con el expresidente Clinton y su gabinete sobre la guerra biológica y la aparición de nuevos agentes infecciosos generados por la naturaleza, así como por actores internacionales maliciosos. También me dirigí al Comité de Servicios Armados del Senado de EE. UU. sobre la resistencia a los antimicrobianos y la inminente amenaza de pandemias.
2. Crear nuevos fármacos antiinfecciosos. Colaboré con el químico Stephen Benkovic para crear un nuevo campo químico para el desarrollo de fármacos, utilizando boro en lugar de carbono en los sitios activos de los compuestos farmacológicos. Fundamos Anacor Pharmaceuticals y logramos crear dos fármacos aprobados por la Administración de Alimentos y Medicamentos de EE. UU. (FDA), uno de los cuales era un novedoso antifúngico. Esta química ha sido adoptada por la empresa agrícola 5Metis, una filial de Boragen, fundada por Benkovic, Gerald Fink, Paul Schimmel y yo. 5Metis cuenta con compuestos candidatos eficaces para el tratamiento de infecciones fúngicas en plátanos y cereales, esenciales para muchas economías mundiales.
3. Hablar en lugares públicos para crear conciencia sobre las amenazas globales a la salud mundial.

La era dorada de la ciencia y la medicina en Estados Unidos se ve seriamente amenazada por los ataques actuales a la ciencia, a los científicos y al valor de las verdades experimentales, fundamentales para las futuras generaciones de científicos. Ante todo, debemos transmitir el mensaje de que vivimos en una aldea global. Los virus y otros patógenos no conocen fronteras. Las epidemias en Asia están a punto de causar epidemias en Estados Unidos, como quedó claramente demostrado en 2020 cuando la pandemia de COVID-19 irrumpió en el panorama mundial.

Mi vida en la ciencia ha sido un regalo que me ha permitido explorar la lógica química de una célula viva, a la vez que mantengo una profunda conciencia del estado de la salud global. Como científicos, es nuestra responsabilidad comunicar nuestras ideas, frustraciones y soluciones a los ciudadanos de nuestra nación para que podamos trabajar juntos y garantizar su salud y la de sus hijos

Lucy Shapiro fue galardonada con el Premio Lasker~Koshland al Logro Especial en Ciencias Médicas . Shapiro, profesora emérita de biología del desarrollo y directora del Centro Beckman de Stanford Medicine, fue reconocida por sus 55 años de trayectoria en ciencias biomédicas: por descubrir cómo las bacterias coordinan su lógica genética en el tiempo y el espacio para generar células hijas distintivas; por fundar el distinguido Departamento de Biología del Desarrollo de Stanford; y por su liderazgo ejemplar a nivel nacional.

El premio especial al logro, otorgado cada dos años por la Fundación Lasker, lleva el nombre del fallecido bioquímico Daniel Koshland, Jr. Honra a los científicos “por logros de investigación y habilidad científica que engendran los más profundos sentimientos de admiración y respeto”.

Shapiro, la decimoctava galardonada con el premio, también fue reconocida por la Fundación Lasker como una oradora elocuente y convincente, que ha asesorado a varias administraciones estadounidenses sobre guerra biológica y enfermedades infecciosas emergentes, ofreciendo un liderazgo ejemplar a nivel nacional. Preocupada por el aumento de la resistencia a los antibióticos, fundó dos empresas biotecnológicas cuyos novedosos enfoques han producido medicamentos para uso humano y un agente que elimina una plaga agrícola.

En un comunicado de prensa de Stanford Medicine, Shapiro expresó su conmoción por la noticia de su selección. «Muchos de los galardonados anteriores son mis héroes, personas a quienes he admirado durante toda mi carrera científica. Formar parte de ese grupo significa muchísimo para mí. Es realmente el mayor honor que puedo imaginar», añadió.

Además de los tres premios de este año, la Fundación Lasker también otorga el Premio Lasker-Bloomberg al Servicio Público “por mejorar la comprensión pública de la investigación médica, la salud pública o la atención médica; desempeñar un papel importante en el apoyo de políticas, iniciativas legislativas o de otro tipo que aceleren el progreso en la ciencia médica o la salud; brindar o generar apoyo para la ciencia médica o la salud pública; y beneficiar la vida de muchas personas a través de la práctica de la salud pública”. Este premio, que se otorga cada dos años, se ofrecerá nuevamente en 2026.

Los premios de la Fundación Lasker 2025 se entregarán en una ceremonia el 19 de septiembre en la ciudad de Nueva York.