Los cient¨ªficos buscan las claves de la regeneraci¨®n de ¨®rganos
Algunos organismos conservan las c¨¦lulas madre que se movilizan cuando hace falta
Los tritones desarrollan nuevas patas y la hidra nuevas cabezas. Si se parte un platelminto en pedazos, cada uno de los trozos es capaz de formar un gusano nuevo. ?Encierran estas extraordinarias habilidades alguna pista para desarrollar terapias celulares humanas? Los cient¨ªficos buscan genes y prote¨ªnas responsables de la regeneraci¨®n.
Coja un platelminto, c¨®rtelo en 279 trozos y d¨¦jelo dos semanas. Alim¨¦ntelo de vez en cuando. El resultado: 279 gusanos nuevos y perfectos. La capacidad de los platelmintos (planarios) para regenerar un cuerpo entero a partir de un pu?ado de c¨¦lulas parece casi milagrosa. Salamandras, estrellas de mar, p¨®lipos que ondean sus tent¨¢culos y peces cebra... los organismos capaces de regenerar nuevas cabezas, miembros, ¨®rganos internos u otras partes del cuerpo si los originales se pierden o sufren da?os son muchos y variados.
Las personas, lamentablemente, no pueden hacer lo mismo. Pero en los ¨²ltimos a?os los investigadores est¨¢n descubriendo los genes, prote¨ªnas y v¨ªas de comunicaci¨®n celular que subyacen en la capacidad regeneradora de las criaturas, y el abismo que nos separa de ellas no es tan grande. 'Tenemos los genes que utilizan los planarios para regenerar su cerebro, sus m¨²sculos y su cabeza al completo', dice Alejandro S¨¢nchez Alvarado (Universidad de Utah, EE UU).
Ahora hay fuertes inversiones destinadas a la investigaci¨®n de c¨¦lulas madre humanas, con la esperanza de poder usarlas para reproducir tejidos perdidos por lesiones o enfermedades. S¨¢nchez Alvarado y otros cient¨ªficos que se ocupan de los organismos que se regeneran naturalmente alegan que las pistas moleculares que surgen en su investigaci¨®n podr¨ªan impulsar el desarrollo de terapias celulares humanas.
Los organismos regeneradores siguen dos caminos posibles para sustituir una parte del cuerpo perdida. Algunos, como los platelmintos y la hidra, un p¨®lipo, conservan poblaciones de c¨¦lulas madre durante toda su vida, que se movilizan en caso de necesidad. A diferencia de las c¨¦lulas madre adultas que se encuentran en muchos de los tejidos humanos, y que tienen una capacidad relativamente limitada para desarrollarse y convertirse en distintos tipos de c¨¦lulas, estas c¨¦lulas conservan la capacidad de volver a desarrollar muchos de los tejidos del cuerpo.
Otros organismos, los tritones, gusanos segmentados y peces cebra, vuelven a convertir c¨¦lulas adultas diferenciadas -que han dejado de dividirse y forman parte de la piel, del m¨²sculo o de otro tejido- en c¨¦lulas madre. El proceso se llama desdiferenciaci¨®n.
Los cient¨ªficos investigan ambos tipos de organismos para averiguar de d¨®nde reciben las c¨¦lulas implicadas sus instrucciones y qu¨¦ genes y prote¨ªnas son responsables de la regeneraci¨®n. Los planarios son un punto de arranque ideal. Un platelminto transparente de un cent¨ªmetro de largo contiene c¨¦lulas madre latentes por todo el cuerpo. Cuando sufre una lesi¨®n, estas c¨¦lulas averiguan el lugar en que se encuentra en el cuerpo y hacen reparaciones locales muy espec¨ªficas.
Kiyokazu Agata, del Centro Riken para Biolog¨ªa de Desarrollo (Jap¨®n), ha demostrado que las c¨¦lulas madre de los planarios usan las se?ales de los tejidos da?ados cercanos para averiguar su posici¨®n y las reparaciones necesarias. Agata y sus colegas mataron las c¨¦lulas madre de un gusano Dugesia japonica con rayos X. Luego tomaron una secci¨®n del gusano irradiado y lo injertaron en un segundo gusano, sustituyendo la secci¨®n correspondiente de ¨¦ste.
Las c¨¦lulas madre situadas alrededor del tejido injertado produjeron tipos celulares de repuesto en el tejido injertado que eran coherentes con la orientaci¨®n del segmento insertado. Los resultados convencieron a Agata de que las se?ales de las c¨¦lulas diferenciadas en el entorno local son fundamentales para dar a las c¨¦lulas madre la instrucci¨®n de que se regeneren correctamente. Cree que esto ser¨¢ v¨¢lido en las c¨¦lulas madre de los mam¨ªferos: el dirigirlas para que fabriquen los tipos de tejido deseados depender¨¢ de que se les diga en qu¨¦ lugar del cuerpo est¨¢n.
Thomas Holstein (Universidad de Tecnolog¨ªa de Darmstadt, Alemania), as¨ª como otros grupos de investigaci¨®n, demuestran que las mol¨¦culas responsables de informar a las c¨¦lulas de su localizaci¨®n en la hidra realizan tareas similares en animales superiores. Sin embargo, en los mam¨ªferos son activas principalmente durante el desarrollo embrionario.
Las hidras son tubos huecos de c¨¦lulas que envuelven un est¨®mago, con una cabeza de tent¨¢culos que capturan alimento. La hidra puede regenerar una cabeza nueva tras la decapitaci¨®n. Las paredes de su cuerpo est¨¢n compuestas de de c¨¦lulas madre que se dividen constantemente; las c¨¦lulas reci¨¦n nacidas se mueven lentamente hacia arriba para formar los tent¨¢culos urticantes, hacia abajo para formar el pie, o brotan hacia los lados para fabricar r¨¦plicas animales. 'Los procesos b¨¢sicos de crecimiento y diferenciaci¨®n se desarrollan constantemente', dice Holstein. Pero para desarrollarse bien, las c¨¦lulas errantes tienen que estar informadas de su posici¨®n en el organismo.
Los cient¨ªficos est¨¢n viendo que las mol¨¦culas que emiten se?ales o las prote¨ªnas reguladoras implicadas en el desarrollo de los animales superiores, incluidos los mam¨ªferos, tambi¨¦n participan en la regeneraci¨®n de la hidra. 'Da igual que se fabrique un tent¨¢culo o un diente', comenta Brigitte Galliot (Universidad de Ginebra). 'La pregunta es parecida: ?c¨®mo se puede fabricar una estructura tridimensional a partir de una reserva de c¨¦lulas madre?'
Hacia una revoluci¨®n en la medicina
Jeremy Brockes, del University College (Londres) describe a los anfibios urodelos -tritones y salamandras- como 'adalides de la regeneraci¨®n'. Son los ¨²nicos vertebrados capaces de volver a producir una gran variedad de partes del cuerpo perdidas o lesionadas, como miembros, colas, partes del ojo, e incluso secciones del coraz¨®n. Lo consiguen desdiferenciando primero las c¨¦lulas vecinas. En los ¨²ltimos a?os, los bi¨®logos interesados en la medicina regenerativa han empezado a experimentar para intentar inducir una reprogramaci¨®n de desarrollo parecida en las c¨¦lulas de los mam¨ªferos. Si pudieran transformar cualquier c¨¦lula adulta en una c¨¦lula madre capaz de dividirse y reparar, podr¨ªan desencadenar una revoluci¨®n en la medicina. Hasta ahora no han tenido mucho ¨¦xito, pero el pasar del trabajo con los tritones a la investigaci¨®n con ratones ha generado un gran revuelo. Unos investigadores han intentado inducir la desdiferenciaci¨®n en el m¨²sculo del rat¨®n. Durante la formaci¨®n del m¨²sculo adulto desdiferenciado, las c¨¦lulas individuales dejan de dividirse y se funden para formar un miot¨²bulo, que es una larga fibra muscular que contiene muchos n¨²cleos celulares. Los miot¨²bulos de los tritones pueden invertir este proceso y dar lugar a c¨¦lulas madre capaces de regenerar un miembro. Mark Keating y sus compa?eros de la Facultad de Medicina de Harvard (Boston) se han centrado en el gen msx1, que produce una prote¨ªna que controla la actividad de otros genes en el m¨²sculo, y que participa tanto en la regeneraci¨®n del mu?¨®n de la pata seccionada de un trit¨®n como en la de los miembros embrionarios del rat¨®n. Los investigadores manipularon las c¨¦lulas musculares para poder desactivar el gen msx1 administrando un antibi¨®tico, y despu¨¦s las permitieron desarrollarse para convertirse en miot¨²bulos. Al eliminar el antibi¨®tico, activando con ello el gen msx1, se desactivaron en orden inverso los genes que normalmente se expresan durante la diferenciaci¨®n de los miot¨²bulos de los ratones, y las c¨¦lulas empezaron a desprenderse de los miot¨²bulos y a dividirse. Estas c¨¦lulas desdiferenciadas, con los factores de crecimiento adecuados, podr¨ªan formar grasa, hueso y cart¨ªlago, adem¨¢s de m¨²sculo.
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