En el mundo de los anfibios, el axolotl es el rey de las piezas de repuesto.
Esta salamandra mexicana en peligro de extinción sirve como su propia tienda NAPA para partes perdidas del cuerpo, capaz de regenerar completamente las extremidades, la cola, el corazón, la columna vertebral y los ojos, lo que la convierte en un modelo de curiosidad para los biólogos regenerativos.
La mayor parte del enfoque científico hasta la fecha se ha centrado en el blastema, un notable grupo de células que se forma en la base de una extremidad amputada o tejido dañado y es el modus operandi para la regeneración. De alguna manera coordina una sinfonía de instrucciones paravuelva a crecer músculos, cartílagos, huesos, vasos sanguíneos, piel, todo en el lugar correcto y en el momento adecuado para formar una extremidad como nueva.
Pero los científicos del equipo de biología regenerativa del Instituto de Investigación Morgridge centraron su atención en los orígenes embrionarios del axolotl en busca de nuevas pistas sobre las habilidades raras de la criatura. En un trabajo publicado en el verano de 2016 en la revista biología del desarrollo , los investigadores observaron 17 etapas de desarrollo diferentes de los embriones de axolotl y encontraron una serie muy inusual de explosiones en los cambios en la expresión génica, seguidos de períodos estables, que es única en la biología del desarrollo.
Estas "ondas y depresiones" del cambio genético aparecen tres veces: cuando el genoma se activa por primera vez, durante la formación del intestino temprano y durante la formación del sistema nervioso. Este patrón proporciona a los científicos tres objetivos candentes para comparar con el banco existenteinformación sobre la regeneración madura del miembro axolotl.
Canalizando una vía primaria
"Tenemos razones para creer que lo que está ocurriendo en el proceso de regeneración de miembros adultos se parece mucho al desarrollo temprano de axolotl", dice Jeffrey Nelson, investigador postdoctoral de Morgridge y autor principal del biólogo computacional Peng Jiang. En cierto sentido, el animal adultopuede estar reactivando alguna vía primaria para desencadenar la formación de extremidades.
"¿Podemos encontrar similitudes en la expresión génica que ocurre en esta etapa temprana y en los tipos de células desarrolladas en el blastema?", Preguntó. "Ese es el camino principal hacia adelante en la aplicación de estos datos".
Jiang dice que el proyecto también es único en que el desarrollo temprano del axolotl rara vez se estudia. Debido a que el axolotl tiene un genoma tan inmenso, nunca se ha secuenciado por completo, a diferencia de la rana, que es el modelo de referencia para el desarrollo embrionario de anfibios.
"A diferencia de otras especies modelo, el axolotl es como una pizarra en blanco", dice Jiang. "No tenemos la imagen completa, solo instantáneas en diferentes puntos de desarrollo".
Este trabajo implicó experimentos de secuenciación que permitieron al equipo reconstruir hebras del transcriptoma axolotl, las moléculas de ARN mensajero expresadas en el organismo, y compararlas con transcriptomos conocidos en ranas y humanos. Esto permitió al grupo alinear estas fracturastranscripciones con su función genética. Peng realizó gran parte del trabajo comparativo en colaboración con el profesor de bioestadística UW-Madison, el profesor Colin Dewey.
Después de una 'receta' de regeneración
El grupo busca una pregunta esencial: cuando una extremidad se está regenerando, ¿qué genes juegan un papel en ese proceso? Y para definir mejor ese proceso, ¿podría haber una especie de "receta" que podría replicarse o refinarse en otro¿especies?
"El objetivo final es comprender las vías y moléculas involucradas en las capacidades regenerativas de este organismo", dice Nelson. "Entonces podemos preguntar: ¿Tiene un ratón vías similares y puede reactivar las capacidades latentes que tal vez estén latentes en su genoma?? "
Esa no es una pregunta descabellada. La regeneración no es una propuesta de "puedes o no puedes". Las ranas, los ratones y muchas otras especies tienen habilidades regenerativas, pero no al nivel de sofisticación del axolotl.
Por ejemplo, Nelson dice que las ranas pueden regenerar las extremidades hasta cierto punto, pero las extremidades crecen hasta un punto similar a una aguja y no logran diferenciar los dígitos. Los ratones también pueden regenerar las puntas de sus dedos del lecho ungueal, perono desde más cerca del cuerpo.
"Hay indicios sutiles de que estas habilidades existen dentro de otros organismos, pero por alguna razón no pueden llevar a cabo la misma regeneración que el axolotl", dice.
¿Qué pasa con los humanos?
Entonces, ¿qué les falta a los humanos? Los seres humanos obviamente regeneran muy bien algunos tipos de células, como las células de la piel, los músculos y el hígado, pero casi nada en las células del sistema nervioso o con ningún sistema de tejido complejo. Nelson dice que los axolotls son especialmente buenosen la regeneración del sistema nervioso, que parece desempeñar un papel central en todo el proceso de regeneración de las extremidades.
En última instancia, la pregunta más fascinante es si la ciencia puede aprender algo del axolotl que podría traducirse a la medicina regenerativa humana. Aunque todavía es una perspectiva lejana, es la razón principal por la que la investigación axolotl es un enfoque de la biología regenerativa de Morgridge, dirigida por el tallopionero de la célula James Thomson.
"Es realmente interesante integrarse en el contexto del laboratorio Thomson y en todo el entorno de las células madre, y comprender cómo este axolotl podría estar empleando las mismas vías que están presentes en otros organismos, y posiblemente en las personas", dice Nelson.
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Materiales proporcionado por Instituto Morgridge de Investigación . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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