Todos comenzamos como un grupo de células idénticas. A medida que estas células se dividen y multiplican, gradualmente adquieren identidades distintas, adquiriendo los rasgos necesarios para formar, por ejemplo, tejido muscular, hueso o nervios. Un estudio reciente de RockefellerLos científicos ofrecen una nueva visión de cómo se cultivan estas identidades celulares en el transcurso del desarrollo.
Según el estudio, publicado en eLife , las células retienen una memoria de las señales químicas a las que están expuestas. Y, según muestran los investigadores, los embriones que no forman estos recuerdos siguen siendo un grupo de clones, sin darse cuenta de su potencial biológico único.
activación de embriones
Hace más de 25 años, Ali H. Brivanlou demostró que la proteína Activina hace que las células de la rana embrionaria adopten rasgos específicos de ciertos tipos de tejidos, un proceso llamado diferenciación. Desde hace décadas, se pensaba que Activin instigaba la transición del grupo homogéneoa células especializadas
"La activina era la definición del libro de texto de una molécula que es necesaria y suficiente para la diferenciación", dice Brivanlou, el profesor Robert y Harriet Heilbrunn. "Los investigadores han demostrado que la dosis de la proteína determina el destino celular. A una dosis muy alta,por ejemplo, obtienes intestino y músculo; y a una dosis muy baja, obtienes tejido nervioso ".
A pesar de la amplia evidencia de los estudios en animales, quedaban preguntas sobre cómo Activin guía el desarrollo en las células humanas. Trabajando con Brivanlou y Eric D. Siggia, Viola Ward Brinning y Elbert Calhoun Brinning Professor, la becaria graduada Anna Yoney se propuso investigar si la proteína se disparadiferenciación en embriones humanos generados en laboratorio. Desarrollados a partir de células madre, estos embriones imitan el comportamiento de las células humanas durante las primeras etapas de desarrollo.
Los investigadores esperaban que estos embriones sintéticos respondieran igual que las ranas de Brivanlou. Sin embargo, después de aplicar Activina a estas células, observaron, bueno, nada.
"Anna puso Activin en los embriones y esperamos - y esperamos y esperamos. ¡Y no pasó absolutamente nada! Eso fue impactante", dice Brivanlou.
moléculas memorables
Sin inmutarse, Yoney consideró posibles explicaciones para sus resultados. "Pensé, Ok, no recibimos una respuesta de Activin sola", recuerda. "¿Qué señales adicionales podríamos necesitar para ver la diferenciación?"
Finalmente se dirigió a WNT, una molécula conocida por regular el movimiento de las células durante el desarrollo. En su próximo experimento, expuso las células a WNT antes de agregar Activina; y, esta vez, se diferenciaron de la manera normal.
"Las células que vieron WNT reaccionaron a Activina con el rango completo de respuesta, tal como vemos en la rana y otros animales", dice Brivanlou. "Pero las células que no habían visto WNT no respondieron totalmente, como si Activinni siquiera estaba allí "
Los investigadores concluyeron que la diferenciación requiere señalización tanto de WNT como de activina. Sin embargo, demostraron que las células no necesitan exponerse a los dos químicos simultáneamente.
"Bloqueamos la señalización de WNT durante la fase de tratamiento con Activina y descubrimos que las células aún se diferenciaban", dice Yoney. "Así que concluimos que las células realmente recordaban que habían estado expuestas previamente a WNT".
Los investigadores consideraron este fenómeno como "memoria de señalización" porque WNT parece cambiar permanentemente las células que se cruzan en su camino. Investigaciones anteriores en esta área no lograron descubrir evidencia de recuerdos embrionarios porque, según Brivanlou, la mayoría de los biólogos del desarrollo trabajan con células animales.
"En los sistemas de modelos animales, las células encuentran una serie de señales antes de que personas como yo las manipulen. Pero los embriones artificiales de Anna provienen de células madre que no habían tenido este tipo de exposición, y esto los convierte en herramientas perfectas para descubrir los rolesde otras señales ", dice." A pesar de lo hermosos que son los sistemas modelo, a veces pueden hacer que te pierdas cosas ".
Los investigadores esperan explorar más a fondo cómo y dónde se almacenan los recuerdos celulares. Yoney sospecha que se registran en los núcleos de las células como modificaciones al epigenoma, que controla la forma en que las células leen su ADN. Investigaciones adicionales en esta área podrían tenerimplicaciones importantes para comprender el desarrollo en humanos y otras especies.
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Materiales proporcionado por Universidad Rockefeller . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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