24 de junio de 2019

¿Cómo las células progenitoras deciden cuál será su función en el organismo?

¿Cómo las células progenitoras deciden cuál será su función en el organismo?
Laboratorio-investigación-medicinaEUROPA PRESS/PLANNERMEDIA - ARCHIVO

MADRID, 24 Jun. (EUROPA PRESS) -

Científicos de la Escuela de Medicina de Harvard, el Instituto Karolinska y la Universidad de Medicina de Viena, entre otras instituciones, han descubierto nuevas pistas sobre la lógica molecular que siguen las células progenitoras indiferenciadas para determinar su destino final y su función definitiva en el organismo, una cuestión que ha intrigado a los biólogos durante siglos.

Desde los conos sensibles a la luz de la retina hasta los músculos que bombean la sangre del corazón y las unidades de filtración de desechos de los riñones, el cuerpo humano está formado por cientos de tipos de células exquisitamente especializadas para realizar su trabajo con gran precisión. Esta complejidad, sin embargo, contrasta con que cada uno de los billones de células altamente especializadas comienza como una célula primordial única.

Los nuevos hallazgos, publicados 'Science' y basados en un estudio del tejido de la cresta neural del ratón, muestran que las células se enfrentan a múltiples opciones en su viaje a la edad adulta y realizan una serie de decisiones binarias hasta que llegan a un destino final.

"Una célula progenitora podría convertirse en cualquier cosa, pero ¿cómo se realiza esa elección? --se pregunta el investigador Peter Kharchenko, profesor asociado de informática biomédica en el Instituto Blavatnik de la Escuela de Medicina de Harvard--. Nuestro estudio representa un intento de definir la lógica molecular detrás de la elección celular. Creemos que nuestros hallazgos pueden ayudarnos a comprender cómo las células se orientan hacia un destino en particular y qué puede salir mal en el proceso de diferenciación celular".

La investigación revela que las decisiones de las células de la cresta neural se producen en tres fases: activación de programas genéticos que compiten por la atención de la célula, sesgo gradual hacia uno de estos programas y el compromiso final de la célula.

Los investigadores advierten de que sus hallazgos se refieren únicamente a las células de la cresta neural, pero se podría explorar el mismo enfoque para comprender la diferenciación celular en otros tejidos. De momento, no queda claro si otros tejidos, órganos y organismos siguen un mecanismo similar de diferenciación celular.

Los investigadores señalan que más allá de arrojar luz sobre una cuestión fundamental en biología, los resultados del estudio pueden ayudar a aclarar lo que no funciona en las células madre que toman el camino equivocado y se vuelven malignas o ayudan a informar sobre nuevas técnicas para cultivar tejido neuronal artificial para tratamiento médico.

Los investigadores rastrearon las trayectorias de las células primitivas del tejido de la cresta neural del ratón, una colección de células que surgen del ectodermo, una de las capas primarias de células germinales que se forman durante el desarrollo embrionario. Estos progenitores dan origen a una variedad de células, incluidas diferentes células nerviosas en el cerebro, la médula espinal, células productoras de pigmento, así como las células de los huesos, cartílago y músculos lisos que forman el cráneo y la cara.

Para su sorpresa, el análisis reveló que los grupos de genes que compiten entre sí, los programas genéticos que regulan varias funciones celulares, empujan a las células simultáneamente hacia diferentes vías de desarrollo. Cuando las células deciden un camino, un programa genético se vuelve más fuerte, mientras que el que compite se debilita, lo que permite que la célula se mueva hacia el camino elegido.

El análisis muestra que las células se enfrentan a una serie de opciones binarias, y cada decisión subsiguiente reduce aún más la elección de la especialización. Por ejemplo, el análisis demuestra que la primera bifurcación en el viaje de una célula ocurre en una intersección cuando una célula de la cresta neural debe elegir si se convertirá en una célula nerviosa sensorial u otro tipo. En la siguiente bifurcación del camino, la célula nerviosa debe decidir entre convertirse en una célula glial o una neurona, y así sucesivamente hasta que se alcance un estado final.

La siguiente pregunta, que los científicos querían responder era cómo se dirige una célula hacia un destino en particular. Los hallazgos revelan que los genes individuales no sesgan la elección de la célula de forma independiente. En cambio, grupos completos de genes asociados con distintos destinos se activan simultáneamente y compiten por la atención de la célula.

"Fue bastante sorprendente ---admite Kharchenko--. Esperábamos ver algo más simple, como que la célula muestre una preferencia temprana por una opción sobre otra. En cambio, observamos que se prepara para ambas opciones, considera ambas opciones y solo entonces se compromete a tomar una decisión".

Las observaciones pueden ayudar a los científicos a comprender cómo las células maduran para desempeñar sus funciones, pero, lo que es más importante, cómo pueden desviarse del curso y comenzar a dividirse de manera incontrolable: la característica fundamental del cáncer. Por ejemplo, los hallazgos pueden iluminar los procesos que subyacen a la diversidad en las poblaciones de células tumorales y la resistencia a la terapia en ciertos cánceres pediátricos llamados neuroblastomas, surgen de células nerviosas inmaduras.

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