Los investigadores han logrado reescribir permanentemente la forma regenerativa del cuerpo de los gusanos planos restableciendo su memoria interna de patrón bioeléctrico, lo que hace que incluso los gusanos planos de apariencia normal alberguen el "código" para regenerarse como gusanos de dos cabezas. Los hallazgos, publicados hoy en Revista biofísica Cell Press, sugieren una alternativa a la edición genómica para el control regenerativo a gran escala, según los autores.
La investigación, dirigida por científicos del Centro de Descubrimiento Allen de la Universidad de Tufts y su Departamento de Biología, aborda las fuerzas que determinan la forma en que el cuerpo de un animal se regenera cuando está severamente dañado, muestra que es posible alterar permanentemente la morfología objetivo de unanimal con una secuencia genómica de tipo salvaje, y revela que los patrones corporales alternativos pueden codificarse dentro de animales con anatomía e histología normales. La investigación también proporciona pistas sobre por qué ciertos individuos tienen diferentes resultados biológicos cuando se exponen al mismo tratamiento que otros en su grupo.
"Con este trabajo, ahora sabemos que las propiedades bioeléctricas pueden anular permanentemente la forma del cuerpo predeterminada requerida por un genoma, que la morfología regenerativa objetivo puede editarse para divergir de la anatomía actual, y que las redes bioeléctricas pueden ser un punto de control parainvestigando fenotipos crípticos, previamente no observables ", dijo el autor correspondiente del artículo, Michael Levin, Ph.D., profesor de biología de Vannevar Bush y director del Centro Allen Discovery en Tufts y el Centro Tufts para Biología Regenerativa y del Desarrollo.
Los hallazgos son importantes porque los avances en la medicina regenerativa requieren una comprensión de los mecanismos por los cuales algunos organismos reparan el daño a sus cuerpos, dijo Levin. "La bioelectricidad tiene un poderoso papel instructivo como mediador en la reprogramación de la estructura anatómica, con muchas implicacionespara comprender la evolución de la forma y el camino hacia las terapias regenerativas ", agregó.
Los investigadores trabajaron con planaria Dugesia japonic a - gusanos planos que son conocidos por su capacidad regenerativa.Cuando se corta en pedazos, cada fragmento de gusano plano regenera lo que falta para completar su anatomía.Normalmente, la regeneración produce una copia exacta del gusano estándar original.
Partiendo del trabajo previo en el que Levin y sus colegas demostraron que era posible hacer que las lombrices crecieran cabezas y cerebros de otras especies de lombrices alterando sus circuitos bioeléctricos, los investigadores interrumpieron brevemente las redes bioeléctricas de las lombrices. Lo hicieron usando octanol8 OH para interrumpir temporalmente las uniones gap, que son canales de proteínas sinapsis eléctricas que permiten a las células comunicarse entre sí localmente y formando redes a través de largas distancias, pasando señales eléctricas de un lado a otro.
El veinticinco por ciento de los fragmentos amputados del tronco se regeneraron en gusanos planos de dos cabezas, mientras que el 72 por ciento se regeneraron en gusanos de una cabeza de apariencia normal; aproximadamente el 3 por ciento de los fragmentos del tronco no se desarrollaron correctamente. Al principio, los investigadores asumieron quelos gusanos planos tratados con una sola cabeza no se habían visto afectados por el tratamiento, como es común cuando la función de un sistema biológico se ve alterada por algún tratamiento experimental o evento ambiental. Sin embargo, cuando los gusanos planos con forma corporal normal fueron amputados repetidamente durante varios mesesen agua de manantial normal, produjeron la misma proporción de gusanos de dos cabezas a gusanos de una cabeza.
La memoria del patrón de los gusanos planos se había alterado, aunque esto no era evidente en su estado intacto y se reveló solo después de la regeneración. La investigación mostró que la morfología objetivo alterada, la forma en que los gusanos se regeneran al sufrir el daño estaba codificadano en su histología, expresión de marcadores moleculares o distribución de células madre, sino más bien en un patrón bioeléctrico que instruye uno de los dos posibles resultados anatómicos después del daño posterior.
"El plan corporal regenerativo alterado se almacena en las redes bioeléctricas en las células de planaria aparentemente normales, y los gradientes bioeléctricos de todo el cuerpo sirven como una especie de memoria de patrón", dijo Fallon Durant, primer autor del artículo y Ph.D. estudiante en el programa Integrative Graduate Education and Research Traineeship IGERT en el Departamento de Biología y el Allen Discovery Center en la Universidad de Tufts. "Las señales bioeléctricas pueden actuar como un interruptor que no solo puede cambiar la anatomía del plan corporal sino también deshacer esos cambioscuando se invierte "
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Materiales proporcionado por Universidad de Tufts . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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