Las células madre son clave para la renovación continua de los tejidos en nuestros cuerpos. Como tal, la manipulación de las células madre también es muy prometedora para la biomedicina si se puede aprovechar su capacidad regenerativa. Sin embargo, entender cómo las células madre gobiernan la renovación normal de los tejidos es un campo aúnen su infancia.
Los investigadores de la Facultad de Medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania están avanzando en esta área al estudiar las células madre en su entorno natural en un organismo. Las poblaciones de células madre residen en áreas llamadas nichos profundos dentro de diferentes tipos de órganos. Los científicos piensan queestos nichos controlan el comportamiento de las células madre, es decir "decirle a la célula madre cuándo producir más células madre o cuándo producir células hijas que serán los caballos de batalla para ese tejido u órgano. Además, muchos nichos contienen diferentes tipos de células madre, cada unoes necesario para producir los distintos tipos de células necesarias para la renovación de los tejidos, pero la forma en que se coordina la producción de células hijas de los diferentes tipos de células madre dentro de un solo nicho es prácticamente desconocido
Stephen DiNardo, PhD, profesor de Biología Celular y del Desarrollo y Kari F. Lenhart, PhD, científica posdoctoral en el laboratorio DiNardo, estudian el desarrollo del esperma de la mosca de la fruta como modelo para investigar el nicho de las células madre.En este caso, el nicho que reside en la punta del testículo es el sitio de las divisiones de células madre, que son críticas para producir células hijas que luego se convierten en espermatozoides.
DiNardo y Lenhart mostraron que la división de estas células madre está regulada en la etapa final de replicación, llamada citocinesis, justo antes de que las dos células hijas se separen. Además, el momento de esa separación es controlado por las células madre vecinas en el nichoEste sorprendente hallazgo muestra que la regulación de la citocinesis es cómo este nicho produce coordinadamente células hijas de diferentes tipos de células madre. El trabajo fue publicado en línea antes de la publicación impresa del 27 de julio de. Célula del desarrollo .
Ver es descubrir
En el nicho de los testículos de la mosca de la fruta, estudios previos han demostrado que diferentes tipos de células madre deben coordinarse entre sí. Si sus funciones respectivas se desacoplan entre sí, por mutación, por ejemplo, los testículos no pueden producir esperma.tema emergente en muchos nichos de tejidos. Por ejemplo, tanto en los nichos de producción de células sanguíneas como en los del folículo piloso, los diferentes tipos de células madre necesitan coordinar su producción individual. Pero, ¿cómo se produce esa coordinación? Aquí es donde el pozo-estudios testículos fruitfly entra.
"Al usar la microscopía de alta potencia, podemos observar células individuales y seguir cómo se replican en tiempo real", dice Lenhart. "Eso nos llevó a descubrir algo sobre la citocinesis en las células madre. Normalmente, la citocinesis es un elemento fundamentalproceso celular que avanza prácticamente de manera idéntica en todas las células; pero aquí sucedía algo muy extraño "
A través de imágenes en vivo, descubrieron que se forma un anillo compuesto por la proteína actina entre las dos células hijas para impedir que continúe la citocinesis. La duración del bloqueo está controlada por otra enzima ". Hemos encontrado una manera por la cual la citocinesis es temporalmente"se detuvo y luego comenzó de nuevo, y este fenómeno coordina a todos los jugadores de células en la maduración de las células de esperma en este nicho", dice DiNardo. También encontraron que una célula no sexual necesita envolverse alrededor de la célula madre de esperma para promover estas tesis finales.pasos de la citocinesis
paso a paso
Existen dos tipos de células madre en el testículo de la mosca de la fruta: una cuyo destino es producir una célula hija que madure en una célula de esperma de pleno derecho y una hija que permanece como célula madre de lo contrario, en cada división el tejidoperder una célula madre y agotar rápidamente su capacidad de renovación, y un segundo tipo de célula madre que es una célula madre somática o no sexual que produce de manera similar una hija que permanece como una célula madre y otra hija que madura en uncélula protectora que flanquea al espermatozoide maduro en un proceso de enquistamiento. Para completar la imagen, dos de estas células protectoras somáticas rodean cada espermatozoide en maduración, y esas células somáticas enquistadas envían señales a la célula espermática sobre cómo y cuándo madurar.
"Sin esas señales, sin esperma, es por eso que el nicho debe coordinar la producción de ambos tipos de células madre", explica Lenhart.
Los investigadores pensaron que la división de las células madre se coordinó para generar este trío de células, pero Lenhart descubrió que este no era el caso en absoluto. Se sabía por otros estudios que la detención de la división de las células espermáticas podría durar mucho más de lo esperado-hasta 15 horas, en comparación con otros tipos de células en división, que generalmente tardan solo dos horas en completar la división en dos células hijas. El trabajo de Penn agregó una comprensión de cómo se establece ese retraso y por qué podría existir.
Encontró que el paso de la citocinesis en la replicación de la célula madre del esperma es normal, hasta cierto punto. El anillo contráctil típico, una estructura temporal que separa físicamente las dos células hijas, se desmantela como se esperaba, pero se crea un nuevo anillode actina se forma en su lugar. Este anillo de actina impide que las hijas se separen.
Finalmente, este bloqueo se invierte, el anillo de actina se rompe y se completa la división. Ella descubrió que el "cuándo" de la finalización de la citocinesis está regulado por las células somáticas flanqueantes ". Todavía no sabemos si este tipo de coordinación yel control funciona en nichos de células madre de otros tipos de tejidos ", dice DiNardo." Sin embargo, con la capacidad de obtener imágenes de células vivas en el proceso de división, detención y continuación de división, en diferentes condiciones, el sistema de mosca de la fruta nos permitecomprender los pasos necesarios en este proceso muy básico de biología celular "
Avanzando, el laboratorio DiNardo está buscando nichos de células madre en otros tipos de tejidos para ver si este exquisito control también existe allí.
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Materiales proporcionado por Facultad de medicina de la Universidad de Pensilvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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