11 de mayo de 2005
La Jolla, CA – En el diario de esta semana Naturaleza, científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos informan que han resuelto uno de los enigmas del "santo grial" de la biología del desarrollo: la existencia de un mecanismo que asegura que el exterior de nuestros cuerpos sea simétrico mientras que los órganos internos están dispuestos de forma asimétrica.
En la investigación con pez cebra, como modelo para la biología humana, Juan Carlos Belmonte y sus colegas del Instituto Salk encontraron que el ácido retinoico (vitamina A) es la señal que amortigua la influencia de las señales asimétricas en las células madre embrionarias en etapa temprana y permite que estas células se desarrollen simétricamente.
En ausencia de ácido retinoico, el exterior de nuestro cuerpo se desarrollaría asimétricamente, con el resultado de que nuestro lado derecho sería más corto que el izquierdo.
"Por fuera, el cuerpo humano se ve muy simétrico", dice Yasuhiko Kawakami, investigador asociado sénior en el Laboratorio de Expresión Génica de Belmonte y primer autor del Naturaleza papel. “Pero, dentro del cuerpo humano, el patrón de los órganos es asimétrico. Por ejemplo, no tenemos dos estómagos, uno situado a la derecha y otro a la izquierda. Tenemos un estómago, ubicado en la mitad izquierda”.
Una compleja cascada de señales ayuda a generar el patrón tridimensional del cuerpo del pez cebra y del cuerpo humano. El patrón del cuerpo ocurre a lo largo de tres ejes principales: de la cabeza a los pies, que organiza los órganos y estructuras (frente, ojos, nariz, boca, mandíbula, cuello, hombros, etc.) secuencialmente; espalda-frente, que distingue nuestra espalda de nuestra frente; e izquierda-derecha, que distingue nuestras partes izquierda y derecha.
Los nuevos hallazgos informados por el equipo de Belmonte ilustran cómo el desarrollo de los ejes anteroposterior e izquierdo-derecho está coordinado por la vitamina A. El ácido retinoico ejerce su influencia en la etapa en que las células madre embrionarias ingresan a la región del nódulo del embrión y comienzan a formarse. las tres capas principales de células del embrión que se organizan en el cerebro y el sistema nervioso, el tracto gastrointestinal y otros sistemas del cuerpo.
A las células cercanas al nódulo se les indica que se comporten de manera diferente dependiendo de si están en el lado izquierdo o derecho del embrión. La acción del ácido retinoico asegura que algunas de esas células ignoren las instrucciones izquierda-derecha y progresen simétricamente.
Belmonte compara el nodo con un portal. “Antes de que las células madre embrionarias ingresen al nódulo, no tienen una orientación. Tampoco se diferencian en tejidos especializados, como las células del corazón o del cerebro”, dijo. Una vez que atraviesan la puerta, las células madre embrionarias tienen sus órdenes de marcha: "saben" dónde ubicarse en el organismo en desarrollo y en qué diferenciarse.
"Paradójico", es la descripción que hacen los científicos de Salk de la señalización del ácido retinoico en la bola uniforme de células que es el embrión temprano, porque su señalización influye tanto en la disposición asimétrica de los órganos y tejidos en el interior de nuestro cuerpo como en el patrón simétrico del exterior del maletero.
Belmonte y sus colegas de Salk evaluaron otras vías de señalización que también influyen en la formación de patrones (Wnt, factor de crecimiento de fibroblastos y Notch) y descubrieron que ninguna de ellas era responsable de coordinar los ejes anteroposterior e izquierdo-derecho. Sin embargo, el bloqueo de la vía del ácido retinoico generó una distribución desigual del tejido en las mitades derecha e izquierda del cuerpo. Es decir, los somitas (que dan origen a las vértebras y otras estructuras corporales que son simétricas) se distribuyeron de manera desigual en el eje derecho e izquierdo. Normalmente, se presenta el mismo número de somitas en cada lado.
Además de mejorar el conocimiento científico sobre el desarrollo temprano, los hallazgos de esta investigación son relevantes para el futuro desarrollo de tratamientos basados en células madre embrionarias.
Como explicó Angel Raya, investigador principal asociado de Salk y coautor principal del artículo de Nature, las células madre para tales terapias tendrán que ser convencidas para que se conviertan en células específicas, como las células del corazón. Como señaló, “también tendrán que ser 'instruidos' sobre su orientación en el cuerpo. Estas células necesitan saber más que en qué convertirse. Necesitan saber cómo modelar una estructura u órgano completamente funcional”.
“Solo estudiando el comportamiento de las células madre dentro del embrión podremos entender cómo se instruye a estas células para que den lugar a tipos específicos de células que interactúan para formar estructuras con la morfología y función adecuadas”, añade Belmonte.
Oficina de Comunicaciones
Tel: (858) 453-4100
prensa@salk.edu
Su asociación permite a nuestros científicos acelerar el ritmo de descubrimientos de alto riesgo y alta recompensa que tienen el potencial de beneficiar la salud de toda la humanidad, ya sea cáncer, enfermedad de Alzheimer, cambio climático, enfermedades infecciosas o más.
