Si rastrea nuestro árbol evolutivo hasta sus raíces, mucho antes del desprendimiento de branquias o el desarrollo de pulgares oponibles, es probable que encuentre un antepasado común con la increíble capacidad de regenerar partes perdidas del cuerpo.
Los afortunados descendientes de esta criatura, incluidas las salamandras o el pez cebra de hoy en día, aún pueden realizar la hazaña, pero los humanos perdieron gran parte de su poder regenerativo durante millones de años de evolución.
En un esfuerzo por comprender lo que se perdió, los investigadores han creado una lista actualizada de los genes que permiten a los animales en regeneración volver a crecer una cola cortada o reparar tejidos dañados. Sorprendentemente, han descubierto que los genes importantes para la regeneración en estas criaturas también tienenhomólogos en humanos. La diferencia clave podría no estar en los genes en sí mismos sino en las secuencias que regulan cómo se activan esos genes durante la lesión.
Un estudio de Duke que aparece el 6 de abril en el diario Naturaleza ha descubierto la presencia de estas secuencias reguladoras en el pez cebra, un modelo favorito de investigación de regeneración. Llamadas "elementos potenciadores de la regeneración tisular" o TREE, estas secuencias pueden activar genes en sitios de lesiones e incluso ser diseñadas para cambiar la capacidad de los animalesregenerado.
"Queremos saber cómo ocurre la regeneración, con el objetivo final de ayudar a los humanos a alcanzar su máximo potencial regenerativo", dijo Kenneth D. Poss, Ph.D., autor principal del estudio y profesor de biología celular en la Escuela de la Universidad de Dukeof Medicine. "Nuestro estudio apunta a una forma en que podríamos despertar los genes responsables de la regeneración que todos llevamos dentro".
En la última década, los investigadores han identificado docenas de genes de regeneración en organismos como el pez cebra, las moscas y los ratones. Por ejemplo, una molécula llamada neuregulina 1 puede hacer que proliferen las células del músculo cardíaco y otras llamadas factores de crecimiento de fibroblastos pueden promover la regeneración de unSin embargo, según Poss, lo que no se ha explorado son los elementos reguladores que activan estos genes en el tejido lesionado, los mantienen durante la regeneración y luego los desactivan cuando se realiza la regeneración.
En este estudio, Poss y sus colegas querían determinar si estos tramos importantes de ADN existen o no, y de ser así, determinar su ubicación. Ya era bien sabido que pequeños fragmentos de secuencia, llamados elementos potenciadores, controlan cuando los genes sonactivado en un embrión en desarrollo, pero no estaba claro si estos elementos también se utilizan para impulsar la regeneración.
Primero, el autor principal del estudio, Junsu Kang, Ph.D., becario postdoctoral en el laboratorio de Poss, buscó genes que fueron fuertemente inducidos durante la regeneración de aletas y corazón en el pez cebra. Encontró que un gen llamado leptina b estaba activadoen peces con aletas amputadas o corazones heridos, Kang exploró los 150,000 pares de bases de secuencia que rodean la leptina b e identificó un elemento potenciador a aproximadamente 7,000 pares de bases lejos del gen.
Luego redujo el potenciador a la secuencia de ADN más corta requerida. En el proceso, Kang descubrió que el elemento podía separarse en dos partes distintas: una que activa los genes en un corazón lesionado y, al lado, otra que activagenes en una aleta lesionada. Fusionó estas secuencias con dos genes de regeneración, el factor de crecimiento de fibroblastos y la neuregulina 1, para crear un pez cebra transgénico cuyas aletas y corazones tuvieron respuestas regenerativas superiores después de la lesión.
Finalmente, los investigadores probaron si estos "elementos potenciadores de la regeneración de tejidos" o TREE podrían tener un efecto similar en sistemas de mamíferos como ratones. El colaborador Brian L. Black, PhD, de la Universidad de California, San Francisco, unió un TREE a un genllamado lacZ que produce un color azul donde sea que esté encendido. Sorprendentemente, descubrió que tomar prestados estos elementos del genoma del pez cebra podría activar la expresión génica en las patas y corazones lesionados de los ratones transgénicos.
"Estamos al comienzo de este trabajo, pero ahora tenemos una prueba de concepto alentadora de que estos elementos poseen todas las secuencias necesarias para trabajar con maquinaria de mamíferos después de una lesión", dijo Poss. Sospecha que puede haber muchas diferenciastipos de ÁRBOLES: los que activan genes en todos los tejidos; los que activan genes solo en un tejido como el corazón; y los que están activos en el embrión a medida que se desarrolla y luego se reactivan en el adulto a medida que se regenera.
Eventualmente, Poss piensa que elementos genéticos como estos podrían combinarse con tecnologías de edición del genoma para mejorar la capacidad de los mamíferos, incluso los humanos, de reparar y regenerar partes del cuerpo dañadas o faltantes.
"Queremos encontrar más de estos tipos de elementos para que podamos entender qué enciende y finalmente controla el programa de regeneración", dijo Poss. "Puede haber elementos fuertes que aumenten la expresión del gen mucho más que otros, oelementos que activan genes en un tipo de célula específico que está lesionado. Tener ese nivel de especificidad algún día puede permitirnos cambiar un tejido pobremente regenerativo a uno mejor con una precisión casi quirúrgica ".
El Naturaleza el estudio fue respaldado por una beca posdoctoral de la American Heart Association AHA 12POST11920060, un Premio al Investigador Clínico del Instituto Nacional de Salud NIH K08 HL116485, una Beca de Investigación de Posgrado de la National Science Foundation NSF 1106401, unBeca posdoctoral de los NIH F32 HL120494 y subvenciones del NIH R01 HL089707, R01 HL064658, R01 GMO74057 y R01 HL081674. El Instituto Médico Howard Hughes HHMI recibió apoyo adicional.
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Materiales proporcionado por Universidad de Duke . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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