Investigadores mapean los mecanismos genéticos que hacen a las hidras 'inmortales'

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Podría ayudarnos a comprender mejor las enfermedades neurodegenerativas en los seres humanos

Los investigadores están especialmente interesados en la capacidad de la hidra para regenerar su sistema nervioso, que podría ser una nueva terapéutica para el tratamiento de traumas o enfermedades degenerativas en los seres humanos.

El diminuto invertebrado de agua dulce conocido como hidra, aunque definitivamente menos temible que su contraparte mitológica, regenera las células y tejidos dañados. Esta habilidad es tan impresionante que, si cortaras una hidra por la mitad, volvería a crecer su cuerpo y sistema nervioso en cuestión de días.

Tratando de entender exactamente cómo lo hace, los investigadores de la Universidad de California han rastreado la evolución de las células de la hidra a lo largo de su vida, encontrando tres líneas de células madre que se diferencian en nervios, músculos u otros tejidos.

Vida renovada

"La belleza de la secuenciación de una sola célula y por qué es tan importante esto para los biólogos del desarrollo es que podemos capturar los genes que se expresan como células diferenciadas de las células madre en sus diferentes tipos de células", dice Celina Juliano, profesora asistente en el Departamento de Biología Molecular y Celular de UC Davis y autora principal del estudio.

El equipo de Juliano secuenció las transcripciones de ARN de 25.000 células individuales de hidra para seguir la trayectoria genética de casi todos los tipos de células diferenciadas del animal. Por lo tanto, el estudio crea un mapa de alta resolución de toda la ruta de desarrollo de las células de la hidra.

Las hidras renuevan continuamente sus células a partir de las poblaciones de células madre, explica el equipo. Basándose en el análisis de conjuntos de moléculas de ARN mensajero (transcriptomas) recuperadas de células individuales y grupos de células (basadas en genes expresados compartidos), el equipo separó estas células madre en tres linajes diferentes. Luego podrían construir un árbol de decisiones que muestre cómo cada linaje madura en diferentes tipos de células y tejidos. Por ejemplo, el linaje de las células madre intersticiales produce células nerviosas, células de las glándulas y las células urticantes en los tentáculos del animal.

"Al construir un árbol de decisión para el linaje intersticial, encontramos inesperadamente evidencia de que la neurona y la vía de diferenciación de las células glandulares comparten un estado celular común", dijo Juliano. "Por lo tanto, las células madre intersticiales parecen pasar a través de un estado celular que tiene potencial de glándula y neurona antes de tomar una decisión final".

El mapa molecular también permitió a Juliano y sus colegas identificar los genes que influyen en estos procesos de toma de decisiones, que serán el foco de futuros estudios.

El equipo espera que su trabajo les permita a los biólogos del desarrollo comprender las redes de genes reguladores que controlan la evolución temprana de la hidra, redes que, según dicen, se comparten entre muchos animales, incluidos los humanos. Comprender cómo regenera la hidra todo su sistema nervioso podría ayudarnos a comprender mejor las enfermedades neurodegenerativas en los seres humanos.

"Todos los organismos comparten la misma vía de respuesta a la lesión, pero en algunos organismos como la hidra, esto conduce a la regeneración", dijo la coautora y estudiante graduada Abby Primack. "En otros organismos, como los humanos, una vez que se lesiona nuestro cerebro, tenemos dificultades para recuperarnos porque el cerebro carece del tipo de habilidades regenerativas que vemos en la hidra".

El artículo "Stem cell differentiation trajectories in Hydra resolved at single-cell resolution" ha sido publicado en la revista Science.

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