A diferencia de la mayoría de los animales multicelulares, las lombrices planarias pueden volver a crecer todas sus partes del cuerpo después de ser removidas. Esto las convierte en un buen modelo para estudiar el fenómeno de la regeneración de tejidos. También son útiles para explorar preguntas fundamentales en biología del desarrollo sobre lo que subyaceescala de patrones anatómicos.
En un estudio publicado el 5 de marzo en Revista biofísica , los científicos informan que la actividad eléctrica es el primer paso conocido en el proceso de regeneración de tejidos, comenzando antes de que la maquinaria genética más antigua se active y active las actividades posteriores de la transcripción génica necesarias para construir nuevas cabezas o colas.
"Es increíblemente importante comprender cómo las células toman decisiones sobre qué construir", dice el autor principal Michael Levin, director del Centro de Descubrimiento Allen de la Universidad de Tufts. "Hemos descubierto que las señales eléctricas endógenas permiten a las células comunicarse y tomar decisionessobre su posición y estructura orgánica general, para que sepan qué genes activar "
La especie utilizada en el estudio fue Dugesia japonica. Cuando se eliminan partes de este gusano plano, los tejidos restantes vuelven a crecer las piezas faltantes en los extremos correctos, ya sea una cabeza o una cola. Estudios anteriores habían demostrado que aproximadamente seis horas después de la amputación, se activan los primeros genes asociados con la regeneración de una parte faltante. Pero hasta ahora, no se sabía qué sucedía antes o qué mecanismos controlan qué genes se activan.
En los experimentos actuales, dirigidos por Fallon Durant, que era un estudiante graduado en ese momento, se eliminaron las cabezas y las colas de los gusanos planos. Los investigadores utilizaron tintes fluorescentes sensibles al voltaje que fueron capaces de indicar los diversos potenciales eléctricos dediferentes regiones ". Literalmente se puede ver la actividad eléctrica en el tejido", dice Levin. "A las pocas horas de ver esta actividad, podemos comenzar a medir los cambios en la expresión génica".
Para mostrar que un patrón de voltaje específico fue responsable de activar los genes correctos para cada sitio de la herida, el equipo alteró los potenciales de reposo de las células en los diferentes extremos de los gusanos y observó los efectos. Al inducir flujos de iones que establecieron cada sitio de la heridapara patrones de voltaje específicos de cabeza o cola, pueden crear gusanos planos con dos cabezas y sin cola. También estudiaron la relación entre esta señal eléctrica y la conocida vía de señalización de proteínas Wnt, que funciona corriente abajo de la maquinaria de decisión mediada por voltaje.
"La mayoría de las personas que trabajan en este problema estudian señales genéticas y bioquímicas como factores de transcripción o factores de crecimiento", dice Levin. "Hemos decidido centrarnos en las señales eléctricas, que son una parte muy importante de célula a célula".comunicación ". Compara las señales eléctricas que su grupo estudia con las que ocurren en el cerebro". Entra un estímulo y un evento eléctrico desencadena eventos bioquímicos del segundo mensajero en las células y la actividad aguas abajo de la red eléctrica, como la toma de decisiones oformando un recuerdo ", señala." Este sistema eléctrico es súper antiguo y muy altamente conservado ".
La investigación futura se centrará en descomponer estas señales con mucho más detalle. Por ejemplo, a los investigadores les gustaría saber cómo los tejidos regenerados toman decisiones sobre el tamaño, la forma y la escala de las nuevas partes que crecen y cómo se almacenan los circuitos bioeléctricoscambios en el patrón corporal, como se ve en los gusanos de dos cabezas que continúan haciendo animales de dos cabezas en las siguientes rondas de regeneración.
"Quizás con la excepción de las enfermedades infecciosas, la mayoría de los problemas de salud y biomedicina dependen de comprender cómo las células se unen para construir un órgano específico u otra estructura", concluye Levin. "Si podemos descubrir cómo manipular estos procesos, podemos comenzar a desarrollar formas de corregir defectos de nacimiento y abordar todo, desde lesiones traumáticas hasta enfermedades degenerativas, envejecimiento y cáncer ".
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Materiales proporcionados por prensa celular . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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