Tiene una red de genes de reprogramación que permite que las células se vuelvan pluripotentes para recrear una estructura u órgano lesionado
Un grupo de investigadores japoneses y estadounidenses descubrió que Ptychodera flava, un organismo marino parecido a un gusano capaz de regenerar toda su cabeza o cuerpo, recurre a mecanismos basados en la reprogramación que ayudan a las células somáticas de los animales de orden superior a ramificarse en partes completas del cuerpo.
Comúnmente conocido como el gusano bellota, el animal comparte raíces evolutivas con cordados y mamíferos que se remontan a los vertebrados más avanzados, incluidos los humanos.
Los gusanos de bellota utilizan factores de reprogramación de células madre pluripotentes (iPSC) para regenerar su cabeza o cuerpo, según el autor principal Kunifumi Tagawa, profesor asociado y director del Laboratorio de Biología Marina de la Escuela de Graduados de Ciencias Integradas para la Vida de la Universidad de Hiroshima.
En biología, los factores de reprogramación se refieren a moléculas o proteínas que pueden desencadenar que las células se conviertan en cualquier tipo de células.
El equipo de Tagawa observó varios genes únicos expresados en los gusanos bellota durante la regeneración de la cabeza que no se ven en los cordados y otros vertebrados de orden superior. "Con base en estos resultados, proponemos que los hemicordados pueden haber cooptado estos factores de reprogramación para su extensa regeneración, o que los cordados pueden haber perdido la capacidad de movilizar estos factores en respuesta al daño", dijo Tagawa.
"La solidez de estos circuitos de genes pluripotentes en la formación de células madre inducidas a partir de células somáticas de mamíferos muestra que estos programas están intactos en humanos y otros mamíferos, y que estos circuitos pueden responder a señales reguladoras de genes aún desconocidas".
Desde el siglo XIX los científicos han observado la capacidad de regeneración de los hemicordados como la planaria y la hidra, pero solo recientemente los han utilizado como modelo para estudiar los procesos regenerativos. Siendo el más avanzado de los animales observados con capacidad de regeneración y más estrechamente relacionado con los humanos que la planaria y la hidra, los gusanos bellota aún comparten de manera única la capacidad de regeneración con los organismos de orden inferior, sin embargo, carecen de "células madre totipotentes", células individuales de las cuales todo el organismo puede regenerarse completamente.
Los hemicordados tienen una red de genes de reprogramación que permite que las células se vuelvan pluripotentes para recrear una estructura u órgano lesionado. "Como tal, esto ilustra aún más cómo el estudio de la regeneración del hemicordado es un nuevo hilo prometedor en el campo de la biología de la regeneración", dijo Tagawa.
El equipo de investigación recolectó gusanos bellota de un arrecife plano y poco profundo en Paiko, Oahu en Hawái. Tomaron muestras de gusanos de entre 4 y 10 cm de longitud. Luego cortaron porciones de los cuerpos de los gusanos y los observaron en tazones de vidrio limpios durante 12 días de regeneración, momento en el cual los animales recuperaron su comportamiento natural de excavación y pudieron salir de los tazones. En cada experimento, los animales recolectados fueron cortados en el extremo posterior de las hendiduras branquiales.
Imagen: Regeneración de la cabeza de los hemicordados, Ptychodera flava: Animal intacto sin cortes a través de la post-amputación y el estado regenerado, que mostró una nueva cabeza (G) que se acerca al tamaño final para que coincida con el cuerpo original y está unida al muñón del corte anterior original. Las puntas de flecha muestran la sección recién regenerada.
Se encontraron factores de reprogramación análogos a los liberados en los vertebrados para señalar la curación del tejido después de una lesión, que generalmente aparecen por primera vez en muestras de gusanos conservadas 24 a 48 horas después de ser cortadas.
Esta superposición funcional con los vertebrados de orden superior prepara el escenario para una mayor investigación sobre los mecanismos exactos de la regeneración de los hemicordados, según Tagawa. Por qué los gusanos bellota pueden desplegar sus factores de reprogramación para regenerar partes sustanciales de sus cuerpos mientras que los vertebrados no pueden, sigue siendo un misterio.
"Nos gustaría abordar esta pregunta al continuar estudiando la regeneración de los hemicordados y tratar de identificar factores para reactivar las redes de genes pluripotentes", dijo Tagawa. "Este es un paso significativo hacia futuras intervenciones terapéuticas y posiblemente para salvar vidas en humanos que utilizan células madre".
El equipo publicó sus hallazgos el 15 de febrero en Frontiers in Ecology and Evolution: Ancestral Stem Cell Reprogramming Genes Active in Hemichordate Regeneration
