Cómo las células construyen organismos

cómo las células construyen organismos
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Cómo las células construyen organismos

 

cómo las células construyen organismos

El mecanismo de control organizacional permite que las células formen tejidos y estructuras anatómicas en el embrión en desarrollo.

 

Bajo un microscopio, las primeras horas de la vida de cada organismo multicelular parecen incongruentemente caóticas. 

Después de la fertilización, un huevo unicelular que alguna vez fue tranquilo se divide una y otra vez, convirtiéndose rápidamente en un foso mosh visualmente tumultuoso de células compitiendo por posicionarse dentro del embrión en rápido crecimiento.

 

cómo las células construyen organismos
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Sin embargo, en medio de este aparente pandemonio, las células comienzan a auto organizarse. Pronto, surgen patrones espaciales, que sirven como base para la construcción de tejidos, órganos y estructuras anatómicas elaboradas desde el cerebro hasta los dedos de los pies y todo lo demás. Durante décadas, los científicos han estudiado intensamente este proceso, llamado morfogénesis, pero sigue siendo enigmático en muchos sentidos.

Ahora, investigadores de la Escuela de Medicina de Harvard y el Instituto de Ciencia y Tecnología (IST) de Austria han descubierto un mecanismo de control clave que las células utilizan para auto organizarse en el desarrollo embrionario temprano. Los hallazgos, publicados en Science el 2 de octubre, arrojan luz sobre un proceso fundamental para la vida multicelular y abren nuevas vías para mejorar las estrategias de ingeniería de tejidos y órganos.

 

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Al estudiar la formación de la médula espinal en embriones de pez cebra, un equipo codirigido por Sean Megason , profesor de biología de sistemas en el Instituto Blavatnik del HMS, reveló que los diferentes tipos de células expresan combinaciones únicas de moléculas de adhesión para auto clasificarse durante la morfogénesis. Estos “códigos de adhesión” determinan qué células prefieren permanecer conectadas y con qué intensidad lo hacen, incluso cuando se producen reordenamientos celulares generalizados en el embrión en desarrollo.

Los investigadores encontraron que los códigos de adhesión están regulados por morfógenos, moléculas maestras de señalización que se sabe desde hace mucho tiempo que gobiernan el destino celular y la formación de patrones en el desarrollo.

 

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Los resultados sugieren que la interacción de los morfógenos y las propiedades de adhesión permite que las células se organicen con la precisión y la consistencia necesarias para construir un organismo.

 

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“Las tres moléculas de adhesión que analizamos se expresan en diferentes cantidades en cada tipo de célula”, dijo Tsai. “Las células utilizan este código para adherirse preferentemente a células de su propio tipo, que es lo que permite que los diferentes tipos de células se separen durante la formación del patrón. Pero las células también mantienen cierto nivel de adhesión con otros tipos de células ya que tienen que colaborar para formar tejidos. Al juntar estas reglas de interacción local, podemos iluminar el panorama global “.

Una mejor comprensión de estos procesos podría ayudar a los científicos a descubrir y aplicar ingeniería inversa a los mecanismos fundamentales mediante los cuales un huevo unicelular construye un organismo completo, dijeron los autores. Esto podría tener profundas implicaciones en la biotecnología, en particular para los esfuerzos por construir tejidos y órganos artificiales para trasplantes o para probar nuevos fármacos candidatos.

“El problema con la ingeniería de tejidos en este momento es que simplemente no sabemos cuál es la ciencia subyacente”, dijo Megason. “Si desea construir un pequeño puente sobre un arroyo, tal vez pueda hacerlo sin comprender la física. Pero si desea construir un gran puente colgante, necesita saber mucho sobre la física subyacente. Nuestro objetivo es averiguar cuáles son esas reglas para el embrión “.

 

Los autores adicionales del estudio incluyen Mateusz Sikora, Peng Xia, Tugba Colak-Champollion y Holger Knaut.

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