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Células formando un embrión siguiendo la organización dictada por las células organizadoras. Credit: Laboratory of Stem Cell Biology and Molecular Embryology at The Rockefeller University
Un pequeño grupo de células presentes en el embrión humano es el que dirige a las otras células embrionarias, un trabajo de organización que marca las actividades del desarrollo del feto, ha descubierto una investigación.
La investigación, desarrollada por Ali H. Brivanlou y su equipo de la Universidad Rockefeller de Nueva York, ha conseguido observar por primera vez los circuitos moleculares que determinan el destino de una célula.
Esta observación les ha permitido conocer de cerca los primeros estadios del desarrollo humano y podrían dar lugar, en el futuro, a nuevos tratamientos para un amplio grupo de enfermedades asociadas a los primeros momentos de la formación de una persona.
La ciencia ya sabía que las células madre embrionarias pueden transformarse en cualquier tipo de célula especializada del cuerpo, lo que permite la creación de huesos, hígado, pulmones o cerebro. También se sabía que determinados grupos especiales de células observadas en los embriones de anfibios y peces desempeñan un papel importante en el funcionamiento de las estructuras tempranas del desarrollo de un organismo.
Se trata de células organizadoras que emiten señales moleculares y llevan a las demás células a desarrollarse de una u otra manera. Cuando una de estas células organizadoras se trasplanta de un embrión a otro, incita al nuevo huésped a producir una segunda columna vertebral o un nuevo sistema nervioso, tal como se ha observado en embriones de anfibios y peces.
La posible existencia de células organizadoras en organismos humanos, debido a criterios éticos, no ha podido comprobarse científicamente, pero esta investigación ha escogido un camino alternativo para salvar esta dificultad moral.
Lo que han hecho estos investigadores es valerse de embriones humanos artificiales, compuestos por minúsculos grupos de células, de alrededor de un milímetro de diámetro, cultivadas en laboratorio a partir de células madre embrionarias humanas, para ver si el proceso observado en anfibios y peces se reproduce también a escala humana.
Tal como explican los investigadores en un comunicado, estos embriones artificiales contienen suficientes células y tejidos como para replicar lo que pasaría en la realidad, con embriones naturales humanos.
Estudios anteriores ya han establecido que existen tres vías diferentes de señalización que favorecen el desarrollo embrionario temprano en los seres humanos, tal como ocurre con los ratones y las ranas.
En el curso de esta investigación, los científicos equipo activaron esas vías conocidas en embriones humanos y constató que las mismas señales moleculares pueden estimular también el desarrollo de otras células humanas. Además, comprobaron que cuando estas señales se activan adecuadamente, los embriones artificiales generan por sí mismos sus células organizadoras.
A continuación, y para comprobar si hay diferencias entre el comportamiento de células de laboratorio y las de un embrión real, los investigadores injertaron los embriones artificiales humanos en embriones reales de pollos. Un marcador fluorescente les permitió identificar las células humanas y hacerles un seguimiento a través del microscopio.
La investigación, desarrollada por Ali H. Brivanlou y su equipo de la Universidad Rockefeller de Nueva York, ha conseguido observar por primera vez los circuitos moleculares que determinan el destino de una célula.
Esta observación les ha permitido conocer de cerca los primeros estadios del desarrollo humano y podrían dar lugar, en el futuro, a nuevos tratamientos para un amplio grupo de enfermedades asociadas a los primeros momentos de la formación de una persona.
La ciencia ya sabía que las células madre embrionarias pueden transformarse en cualquier tipo de célula especializada del cuerpo, lo que permite la creación de huesos, hígado, pulmones o cerebro. También se sabía que determinados grupos especiales de células observadas en los embriones de anfibios y peces desempeñan un papel importante en el funcionamiento de las estructuras tempranas del desarrollo de un organismo.
Se trata de células organizadoras que emiten señales moleculares y llevan a las demás células a desarrollarse de una u otra manera. Cuando una de estas células organizadoras se trasplanta de un embrión a otro, incita al nuevo huésped a producir una segunda columna vertebral o un nuevo sistema nervioso, tal como se ha observado en embriones de anfibios y peces.
La posible existencia de células organizadoras en organismos humanos, debido a criterios éticos, no ha podido comprobarse científicamente, pero esta investigación ha escogido un camino alternativo para salvar esta dificultad moral.
Lo que han hecho estos investigadores es valerse de embriones humanos artificiales, compuestos por minúsculos grupos de células, de alrededor de un milímetro de diámetro, cultivadas en laboratorio a partir de células madre embrionarias humanas, para ver si el proceso observado en anfibios y peces se reproduce también a escala humana.
Tal como explican los investigadores en un comunicado, estos embriones artificiales contienen suficientes células y tejidos como para replicar lo que pasaría en la realidad, con embriones naturales humanos.
Estudios anteriores ya han establecido que existen tres vías diferentes de señalización que favorecen el desarrollo embrionario temprano en los seres humanos, tal como ocurre con los ratones y las ranas.
En el curso de esta investigación, los científicos equipo activaron esas vías conocidas en embriones humanos y constató que las mismas señales moleculares pueden estimular también el desarrollo de otras células humanas. Además, comprobaron que cuando estas señales se activan adecuadamente, los embriones artificiales generan por sí mismos sus células organizadoras.
A continuación, y para comprobar si hay diferencias entre el comportamiento de células de laboratorio y las de un embrión real, los investigadores injertaron los embriones artificiales humanos en embriones reales de pollos. Un marcador fluorescente les permitió identificar las células humanas y hacerles un seguimiento a través del microscopio.
Doble sorpresa
Y lo que observaron fue sorprendente: desde que añadieron células humanas a los embriones de pollo, enseguida comenzaron a sentar las bases de una columna vertebral secundaria y un nuevo sistema nervioso, lo que demostró la existencia de células organizadoras humanas, tal como se habían observado en anfibios y peces.
Otro descubrimiento fue que, si bien las células creadoras de cartílago y tejido óseo estaban compuestas íntegramente de células humanas, el tejido nervioso que formaría su médula espinal y su cerebro estaba integrado exclusivamente por células de pollo.
Según los investigadores, el hecho de que células humanas sean capaces de construir nuevas estructuras en el embrión de un ave, un animal más estrechamente relacionado con los dinosaurios que con los humanos, demuestra que la capacidad de las células animales de elegir un camino específico ha sido conservada durante cientos de millones de años de evolución.
Además, el hecho de que estas mismas células humanas sean capaces de llevar a las células de pollo a convertirse en tejido nervioso, indica también que las moléculas implicadas en la comunicación celular se han conservado asimismo mucho tiempo, ya que son las mismas que usaron en el pasado tanto anfibios como peces.
El descubrimiento es especialmente importante para la medicina regeneradora, que se basa en las células madre, tanto para curar como para rejuvenecer tejidos, e incluso para sustituir por nuevos los tejidos dañados.
Y lo que observaron fue sorprendente: desde que añadieron células humanas a los embriones de pollo, enseguida comenzaron a sentar las bases de una columna vertebral secundaria y un nuevo sistema nervioso, lo que demostró la existencia de células organizadoras humanas, tal como se habían observado en anfibios y peces.
Otro descubrimiento fue que, si bien las células creadoras de cartílago y tejido óseo estaban compuestas íntegramente de células humanas, el tejido nervioso que formaría su médula espinal y su cerebro estaba integrado exclusivamente por células de pollo.
Según los investigadores, el hecho de que células humanas sean capaces de construir nuevas estructuras en el embrión de un ave, un animal más estrechamente relacionado con los dinosaurios que con los humanos, demuestra que la capacidad de las células animales de elegir un camino específico ha sido conservada durante cientos de millones de años de evolución.
Además, el hecho de que estas mismas células humanas sean capaces de llevar a las células de pollo a convertirse en tejido nervioso, indica también que las moléculas implicadas en la comunicación celular se han conservado asimismo mucho tiempo, ya que son las mismas que usaron en el pasado tanto anfibios como peces.
El descubrimiento es especialmente importante para la medicina regeneradora, que se basa en las células madre, tanto para curar como para rejuvenecer tejidos, e incluso para sustituir por nuevos los tejidos dañados.
Referencia
Self-organization of a human organizer by combined Wnt and Nodal signaling. I. Martyn, T. Y. Kanno, A. Ruzo, E. D. Siggia & A. H. Brivanlou. Nature (2018). doi:10.1038/s41586-018-0150-y
Self-organization of a human organizer by combined Wnt and Nodal signaling. I. Martyn, T. Y. Kanno, A. Ruzo, E. D. Siggia & A. H. Brivanlou. Nature (2018). doi:10.1038/s41586-018-0150-y
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