De c¨¦lula a animal, un proceso fascinante

El desarrollo de un animal a partir de una c¨¦lula ¨²nica es uno de los temas m¨¢s fascinantes de la biolog¨ªa. La embriolog¨ªa, como ciencia experimental, fue iniciada por W. Roux en 1894. Cien a?os despu¨¦s, la biolog¨ªa del desarrollo se encuentra inmersa en una gran revoluci¨®n. Empezar a entender c¨®mo una ¨²nica c¨¦lula se divide, y c¨®mo sus descendientes dan lugar a los ¨®rganos y tejidos que constituyen el organismo adulto (proceso denominado morfog¨¦nesis) es un misterio que los cient¨ªficos dedicados al tema esperamos solucionar en los pr¨®ximos a?os a trav¨¦s de trabajos como los que hacemos actualmente en el Instituto Salk.El gran reto de la biolog¨ªa del desarrollo consiste en establecer el nexo de uni¨®n entre genes y determinadas estructuras del organismo como los ojos, el cerebro o las extremidades. Este reto, impensable hace dos o tres d¨¦cadas, es hoy posible gracias a la revoluci¨®n tecnol¨®gica que nos ha permitido introducir nuevos genes en embriones y activar o suprimir la expresi¨®n de un determinado gen en un grupo espec¨ªfico de c¨¦lulas. Una vez que la c¨¦lula original es fertilizada, y antes de que un determinado ¨®rgano o tejido se forme, las c¨¦lulas descendientes tienen que saber qui¨¦nes son, d¨®nde est¨¢n, c¨®mo y cu¨¢ndo van a interaccionar entre ellas y qu¨¦ tejidos van a formar. Esto da lugar a la existencia de dos tipos de genes: genes que se encargan. de dirigir (organizadores) y genes ejecutores, los que hacen el trabajo.

Uno de estos genes organizadores, goosecoid, lo descubrimos en el laboratorio de De Robertis (UCLA). Goosecoid, que est¨¢ presente en la rana, el rat¨®n, el pollo y en humanos, es capaz de inducir la formaci¨®n de embriones gemelos cuando se inyecta en etapas tempranas del embri¨® (Cell, 1991 y 1993). Pero quiz¨¢ el ejemplo m¨¢s significativo de genes reguladores son los home¨®ticos. En la mosca, una mutaci¨®n en uno de estos genes es capaz de transformar una pata en antena. En animales superiores y mientras trabajaba en el Laboratorio Europeo de Biolog¨ªa Molecular (EMBL) con Denis Duboule y en colaboraci¨®n con Cliff Tabin (Harvard), demostramos que alteraciones en la expresi¨®n de estos genes dan lugar a transformaciones espectaculares de las extremidades (Nature, 1989, 1991 y 1992). Esta familia de genes, conservada a lo largo de toda la escala evolutiva, es la piedra Rossetta de la Biolog¨ªa del Desarrollo, ya que son los encargados de esculpir y modelar el crecimiento celular durante la g¨¦nesis de un embri¨®n.

El crecimiento es una parte integral en el programa de desarrollo embrionario y perturbaciones en el mismo pueden dar lugar a verdaderas aberraciones morgol¨®gicas. Un claro exponente de ello son los resultados que recientemente hemos publicado con C. Tick1e (Londres) y J. Heath (Oxford) donde la aplicaci¨®n de determinados factores de crecimiento (FGF-2 y FGF-4) a embriones de pollo genera la aparici¨®n de una extremidad extra, ala o pata, dependiendo de la posici¨®n del implante. Estos resultados (Cell, 1995) son extraordinariamente iluminadores para el entendimiento de los mecanismos moleculares responsables de la formaci¨®n de un embri¨®n. Ahora, en mi laboratorio hemos aislado un nuevo miembro de esta familia de gen s, FGF-8, el cual parece ser un candidato clave para la formaci¨®n de las extremidades en los vertebrados. Dado que la naturaleza tiende a ser conservadora en el n¨²mero de genes y mecanismos que utiliza para la construcci¨®n de un organismo, elucidar c¨®mo un ¨²nico gen es capaz de activar todo un programa orquestado de genes conducente en este caso a la generaci¨®n de una extremidad, va a ser de una ayuda extraordinaria para comprender los mecanismos moleculares subyacentes a muchas de las malformaciones cong¨¦nitas.