Un 'fósil viviente' puede ser la clave para entender las células madre

celacanto
El pez celacanto tiene 400 millones de años de antigüedad

Científicos encuentran red de células madre en celacantos

Un antiguo pez considerado un "fósil viviente" ha ayudado a los investigadores a comprender los conceptos básicos de las células madre. Esto promoverá la investigación con ellas y será un paso en la dirección de crear órganos artificiales.

Un corazón que late. Un complicado órgano que bombea sangre alrededor del cuerpo de animales y humanos. No es exactamente algo que asocies con una placa de Petri en un laboratorio.

Pero eso puede cambiar en el futuro y salvar la vida de las personas cuyos propios órganos fallan. Y la investigación está ahora un paso más cerca de eso.

Para diseñar órganos artificiales, primero se debe comprender las células madre y las instrucciones genéticas que gobiernan sus notables propiedades.

El profesor Joshua Mark Brickman del Centro de Medicina de Células Madre de la Fundación Novo Nordisk (reNEW) ha descubierto los orígenes evolutivos de un gen maestro que actúa en una red de genes que instruyen a las células madre.

"El primer paso en la investigación con células madre es comprender la red reguladora de genes que sustenta las llamadas células madre pluripotentes. Comprender cómo se perfeccionó su función en la evolución puede ayudar a proporcionar conocimientos sobre cómo construir mejores células madre", dice Joshua Mark Brickman.

Las células madre pluripotentes son células madre que pueden convertirse en todas las demás células. Por ejemplo, las células del corazón. Si entendemos cómo las células madre pluripotentes se convierten en un corazón, estaremos un paso más cerca de replicar este proceso en un laboratorio.

Un 'fósil viviente' es la clave para entender las células madre

La propiedad pluripotente de las células madre, lo que significa que las células pueden convertirse en cualquier otra célula, es algo que tradicionalmente se ha asociado con los mamíferos.

proteína OCT4Imagen derecha: Modelo 3D de la proteína OCT4. Ilustración: Woranop Sukparangsi.

Ahora, Joshua Mark Brickman y sus colegas han descubierto que el gen maestro que controla las células madre y respalda la pluripotencialidad también existe en un pez llamado celacanto. En humanos y ratones, este gen se llama OCT4 y encontraron que la versión del celacanto podría reemplazar a la de los mamíferos en las células madre de ratones.

Además del hecho de que el celacanto pertenece a una clase diferente a la de los mamíferos, también se le ha llamado "fósil viviente", ya que hace aproximadamente 400 millones de años se desarrolló en la forma que tiene hoy. Tiene aletas en forma de extremidades y, por lo tanto, se cree que se parece a los primeros animales que se trasladaron del mar a la tierra.

"Al estudiar sus células, puedes retroceder en la evolución, por así decirlo", explica la profesora asistente Molly Lowndes.

El profesor asistente Woranop Sukparangsi continúa: "El factor central que controla la red de genes en las células madre se encuentra en el celacanto. Esto muestra que la red ya existía en una etapa temprana de la evolución, posiblemente desde hace 400 millones de años".

Y al estudiar la red en otras especies, como este pez, los investigadores pueden destilar cuáles son los conceptos básicos que respaldan una célula madre.

"La belleza de retroceder en la evolución es que los organismos se vuelven más simples. Por ejemplo, tienen solo una copia de algunos genes esenciales en lugar de muchas versiones. De esa manera, se puede comenzar a separar lo que es realmente importante para las células madre y usar eso para mejorar la forma en que cultivamos células madre en una placa de Petri", dice la estudiante de doctorado Elena Morganti.

Tiburones, ratones y canguros

Además de descubrir que la red alrededor de las células madre es mucho más antigua de lo que se pensaba y se encuentra en especies antiguas, los investigadores también aprendieron cómo la evolución ha modificado exactamente la red de genes para sostener a las células madre pluripotentes.

Los investigadores observaron los genes de células madre de más de 40 animales. Por ejemplo, tiburones, ratones y canguros. Los animales fueron seleccionados para proporcionar un buen muestreo de los principales puntos de ramificación en la evolución.

genes de animales

Imagen: Los investigadores observaron los genes de células madre de más de 40 animales. Por ejemplo, tiburones, ratones y canguros. Ilustración: Woranop Sukparangsi.

Los investigadores utilizaron inteligencia artificial para construir modelos tridimensionales de las diferentes proteínas OCT4. Los investigadores pudieron ver que la estructura general de la proteína se mantiene a lo largo de la evolución. Si bien las regiones de estas proteínas que se sabe que son importantes para las células madre no cambian, las diferencias específicas de especie en regiones aparentemente no relacionadas de estas proteínas alteran su orientación, lo que podría afectar qué tan bien soporta la pluripotencia.

"Este es un hallazgo muy emocionante sobre la evolución que no habría sido posible antes del advenimiento de las nuevas tecnologías. Puedes verlo como una evolución pensando inteligentemente, no jugamos con el 'motor del automóvil', pero podemos mover el motor y mejorar el tren de transmisión para ver si hace que el automóvil vaya más rápido", dice Joshua Mark Brickman.

¿Qué son las células madre?

Las células madre son células no especializadas que se encuentran en todos los organismos multicelulares. Las células madre tienen dos propiedades que las distinguen de otros tipos de células. Por un lado, las células madre pueden sufrir un número ilimitado de divisiones celulares (mitosis) y, por otro lado, las células madre tienen la capacidad de madurar (diferenciarse) en varios tipos de células.

Una célula madre pluripotente es una célula que puede convertirse en cualquier otra célula, como una célula cardíaca, una célula ciliada o una célula ocular.

La investigación con células madre es parte de un campo de investigación más amplio llamado biología sintética. Se trata básicamente de obtener una comprensión de los componentes biológicos básicos, como las células madre. La perspectiva es diseñar y construir sistemas biológicos que, entre otras cosas, puedan producir células para funciones específicas.

El estudio es un proyecto de colaboración que abarca Australia, Japón y Europa, con alianzas estratégicas vitales con los grupos de Sylvie Mazan en el Observatorio Oceanográfico de Banyuls-sur-Mer en Francia y el profesor Guillermo Montoya del Centro de Investigación de Proteínas de la Fundación Novo Nordisk de la Universidad de Copenhague.

La investigación fue publicada recientemente en Nature Communications: Evolutionary origin of vertebrate OCT4/POU5 functions in supporting pluripotency

Etiquetas: Célula madreCelacanto

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