En un estudio seminal de 2013, el científico del Laboratorio Biológico MDI James Godwin, Ph.D., descubrió que un tipo de glóbulo blanco llamado macrófago es esencial para la regeneración de las extremidades en el axolotl, una salamandra mexicana que es el campeón de la regeneración de la naturaleza.
Sin los macrófagos, que son parte del sistema inmunológico, la regeneración no tuvo lugar. En lugar de regenerar una extremidad, el axolotl formó una cicatriz en el sitio de la lesión, que actuó como una barrera para la regeneración, tal como lo haría enun mamífero como un ratón o un ser humano. En términos de capacidad regenerativa, Godwin había convertido a la salamandra en un mamífero. En un estudio de seguimiento de 2017, descubrió que lo mismo ocurre con el tejido cardíaco.
Ahora, en un estudio que se basa en su investigación anterior, Godwin ha identificado el origen de los macrófagos pro-regenerativos en el axolotl como el hígado. Al proporcionar a la ciencia un lugar para buscar macrófagos pro-regenerativos en humanos: el hígado, en lugar de la médula ósea, que es la fuente de la mayoría de los macrófagos humanos, el hallazgo allana el camino para las terapias de medicina regenerativa en humanos.
Aunque la perspectiva de volver a crecer una extremidad humana puede no ser realista a corto plazo debido a la complejidad de una extremidad, las terapias de medicina regenerativa podrían emplearse potencialmente a corto plazo en el tratamiento de muchas enfermedades en las que la cicatrización juega un papel patológico, incluyendoenfermedades cardíacas, pulmonares y renales, así como en el tratamiento de las cicatrices en sí, por ejemplo, en el caso de víctimas de quemaduras.
"En nuestra investigación anterior, encontramos que la curación sin cicatrices depende de un solo tipo de célula, el macrófago", dijo Godwin. "Este hallazgo significa que tenemos una manera de entrar. Si los axolotl pueden regenerarse teniendo un solo tipo de célula comosu guardián, entonces tal vez podamos lograr una curación sin cicatrices en los humanos al poblar nuestros cuerpos con un tipo de célula guardiana equivalente, lo que abriría la oportunidad de regeneración ".
El artículo sobre la investigación de Godwin, titulado "Identificación del hígado hematopoyético adulto como el depósito principal para el reclutamiento de macrófagos pro-regenerativos necesarios para la regeneración de las extremidades de salamandra", se publicó recientemente en la revista Fronteras en biología celular y del desarrollo .
Además del Laboratorio Biológico MDI, la investigación se llevó a cabo en el Instituto Australiano de Medicina Regenerativa ARMI, con el que Godwin estuvo asociado anteriormente, y el Laboratorio Jackson JAX en Bar Harbor, Maine, donde tiene una cita conjunta. El Laboratorio Biológico MDI y ARMI tienen un acuerdo de asociación para promover la investigación y la educación sobre la regeneración y el desarrollo de nuevas terapias para mejorar la salud humana.
El papel de la reparación sin cicatrices
Si el proceso de regeneración en el sitio de una lesión se puede comparar con una fiesta, una analogía que Godwin usa a menudo, su investigación ha revelado la categoría de invitado que asiste y, ahora, de dónde vienen los invitados y cómo y cuándollegan allí. El siguiente paso será determinar sus identidades específicas, o como él dice, los "sabores" de los macrófagos necesarios para la regeneración y cómo interactúan con otros huéspedes.
Esa investigación girará en torno al estudio de la cicatrización o fibrosis, que en los mamíferos adultos bloquea la regeneración a través de su efecto sobre la función y la integridad de los tejidos.
Aunque queda por ver si lograr una curación sin cicatrices en los mamíferos permitirá que prosiga la regeneración - también pueden estar involucrados otros procesos - Godwin cree que ese puede ser el caso. Debido a que los mamíferos ya poseen la maquinaria para la regeneración - ratones jóvenespueden regenerarse, al igual que los recién nacidos humanos; la regeneración de los mamíferos puede ser simplemente una cuestión de eliminar la barrera que plantean las cicatrices.
"En los axolotl, los macrófagos actúan como un freno a la fibrosis o la cicatrización", dijo. "Los humanos pueden poseer macrófagos que están haciendo todo lo posible para reparar el daño, pero están siendo retenidos. Si podemos diseñar macrófagos humanos para promovercuración sin cicatrices, podríamos lograr una gran mejora en la reparación con solo un pequeño ajuste. ¿No sería maravilloso si no tuviéramos que hacer nada más que eso? "
En una visión intrigante sobre una ruta potencial para la regeneración de ingeniería en mamíferos adultos, Godwin señaló que la fuente principal de macrófagos en el sitio de una herida en el ratón en desarrollo es el hígado, tal como su reciente investigación encontró que estaba en elaxolotl; el ratón pierde su capacidad de regenerarse cuando la fuente de macrófagos se desplaza a la médula ósea poco después del nacimiento, como también ocurre en los humanos.
El desarrollo de un nuevo conjunto de herramientas
Aunque la investigación reciente de Godwin se centró en el origen de los macrófagos pro-regenerativos, su contribución más significativa puede ser el desarrollo de un conjunto de herramientas para perfilar y clasificar las células inmunes. Si bien el axolotl es un modelo poderoso en la investigación de biología regenerativa, esa investigación ha sidofrenado por la falta de herramientas para evaluar las diversas funciones de las células inmunitarias que son fundamentales para el proceso regenerativo.
Godwin, que es inmunólogo, originalmente eligió examinar la función del sistema inmunológico en la regeneración debido a su papel en la preparación de la herida para las reparaciones. Con el nuevo conjunto de herramientas, ahora planea alterar sistemáticamente los genes del axolotl para evaluar las funcionesde macrófagos, comenzando con la interacción entre macrófagos y fibroblastos, un tipo de célula del tejido conectivo responsable de dirigir la reparación de heridas.
"Queremos descubrir qué tiene de especial la interacción entre macrófagos y fibroblastos en la regeneración de axolotl", dijo. "Tenemos el lujo en la salamandra de poder determinar qué funciones de los macrófagos son esenciales para la supresión de cicatrices y la regeneración"., gen por gen si es necesario. Si podemos averiguar qué es eso, entonces tal vez podamos hacer que esa interacción suceda en los mamíferos ".
Una vez que haya perfilado las funciones de los macrófagos axolotl en el sitio de una lesión, el objetivo de Godwin será utilizar el modelo de ratón para sacar a los escurridizos macrófagos pro-regenerativos del sistema de los mamíferos o diseñar macrófagos de mamíferos para que sean más los de un axolotl.Su trabajo en el modelo de ratón está respaldado por su nombramiento en el Laboratorio Jackson, que se centra en la biología y la genética del ratón.
"Al dilucidar las diferencias entre los macrófagos en el axolotl y el ratón, James continúa con una tradición de biología comparativa que ha sido el foco de investigación en el Laboratorio Biológico MDI durante más de 120 años", dijo el presidente Hermann Haller, MD "Sus descubrimientos demuestran que nuestro enfoque de obtener información sobre la salud humana a partir del estudio comparativo de modelos animales es tan poderoso como siempre ".
La investigación de Godwin fue apoyada por fondos del Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales NIGMS de los Institutos Nacionales de Salud NIH bajo los números de subvención P20GM0103423 y P20GM104318 al Laboratorio Biológico MDI, por el apoyo institucional de JAX y por subvenciones a ARMI deel gobierno del estado de Victoria y el gobierno australiano.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Biológico MDI . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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