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Un misterio de regeneración de extremidades resuelto
Las salamandras tienen una habilidad envidiable para volver a crecer los apéndices que son amputados o heridos; recrean todos los huesos, músculos, piel, vasos sanguíneos y nervios de la nueva parte del cuerpo con tanta habilidad que es difícil decir si alguna vez faltó. Debido a esta habilidad, las salamandras han sido temas populares para los científicos que estudian la regeneración y tratan de aprender cómo se puede convencer a las células humanas para que realicen la misma hazaña.
De nuevo : Las células de Schwann se muestran aquí en una rama de salamandra. Cuando la extremidad volvió a crecer después de ser amputada, solo estas células se envolvieron alrededor de las fibras nerviosas; otros tipos de células no se convirtieron en células de Schwann.
En las salamandras, los tejidos nuevos provienen de una masa de células parecida a un tumor que se forma en el sitio de la lesión, llamada blastema. Hasta ahora, la mayoría de los científicos pensaba que el blastema contenía una población de células madre que se habían vuelto pluripotentes, capaces de dar lugar a todos los tejidos necesarios. Pero un nuevo artículo en la revista Naturaleza proporciona evidencia de que este no es el caso. En cambio, las células madre involucradas en la regeneración solo crean células del tejido del que provienen. El hallazgo sugiere que la regeneración no requiere que las células se reprogramen a sí mismas tan dramáticamente como habían asumido los científicos.
Elly Tanaka , científico principal del estudio en el Centro de Terapias Regenerativas, en Dresde, Alemania, dice que mucha gente tenía la impresión de que estas células de blastema eran todas iguales. El laboratorio de Tanaka incluso había demostrado previamente que una sola fibra muscular podría dar lugar a varios tipos de células en una extremidad regenerada. Pero los estudios anteriores, dice, se basaron en métodos imperfectos para rastrear las células, como el uso de tintes fluorescentes que pueden haberse filtrado a otras células.
En el último estudio, el equipo de Tanaka empleó un método novedoso para rastrear el destino de las células de diferentes tejidos en un tipo de salamandra llamada axolotl. Los investigadores primero crearon axolotl transgénicos que llevaban proteína verde fluorescente (GFP) en todo su cuerpo. Cuando los animales aún eran embriones, los investigadores extrajeron un trozo de tejido de la región de las extremidades de los animales transgénicos y trasplantaron el tejido en el mismo lugar en axolotl no transgénicos. Los trasplantes se incorporaron al cuerpo en crecimiento como células normales, y cuando luego se cortó la extremidad de los receptores del trasplante, los investigadores pudieron rastrear el destino de las células fluorescentes a medida que la extremidad volvía a crecer.
Los investigadores utilizaron este método para rastrear el destino de las células de la piel interna y externa, los músculos y el cartílago, así como las células de Schwann, que aíslan las fibras nerviosas. Descubrieron que, contrariamente a la evidencia anterior, las células musculares en el sitio de la amputación solo se convierten en células musculares en la nueva extremidad. Otros tipos de células también se adhirieron a sus identidades anteriores; la única excepción, dice Tanaka, es que las células de las capas internas de la piel y el cartílago parecen poder transformarse unas en otras. Pero en su mayor parte, dice, el blastema no es una masa homogénea de células, sino una mezcla de células madre o progenitoras de diferentes tejidos que permanecen separadas durante todo el proceso.
Específico de la celda : Esta imagen muestra una sección de una extremidad de salamandra regenerada. Las células de Schwann marcadas con fluorescencia (verde) se envuelven alrededor de los nervios (rojo). No se encuentra fluorescencia en las otras células (azul), lo que muestra que las células de Schwann no se convierten en otros tipos de células durante la regeneración.
Los investigadores también encontraron que algunas células recuerdan no solo sus identidades sino también su posición en el cuerpo. Las células del cartílago, por ejemplo, recuerdan si se supone que deben formar la parte superior del brazo, la parte inferior del brazo o la mano, mientras que las células de Schwann simplemente migran a cualquier lugar donde se necesiten.
Tanaka dice que el hallazgo provocará un cambio importante en el pensamiento sobre los requisitos de la regeneración. Al explicar por qué las salamandras pueden volver a crecer las extremidades y los humanos no, dice, la hipótesis era que se debía a que las salamandras pueden alterar poderosamente la identidad de las células. Pero, de hecho, sus células nunca pierden realmente sus identidades; en cambio, parecen utilizar células madre específicas de tejido capaces de generar una determinada parte de la nueva extremidad. Tanaka señala que los humanos también tienen células madre específicas de tejido que reemplazan diferentes tipos de tejido. Quizás las salamandras no están haciendo algo mucho más complicado que lo que harían las células madre humanas, dice. Es posible que persuadir a las células humanas para que se regeneren no requiera pasos tan drásticos como hacer que las células sean pluripotentes.
Alejandro Sánchez Alvarado , un científico que estudia la regeneración en la Facultad de Medicina de la Universidad de Utah, dice que este método de tatuar las células trasplantadas genéticamente es una técnica novedosa para el campo de la regeneración. Tanaka cree que estudios previos pueden haber engañado a los investigadores al utilizar métodos de rastreo imperfectos, como tintes, al cultivar células antes de trasplantarlas y posiblemente alterarlas, o al permitir que diferentes tipos de células contaminen las muestras.
Sánchezalso dice que la idea de que los blastemas contenían varios tipos de células diferentes era una hipótesis minoritaria y que este estudio muestra que esta hipótesis resulta ser correcta. Advierte que los científicos ahora deben determinar si este fenómeno es el mismo en los axolotl adultos y en los tritones, que son un organismo modelo principal para los estudios de regeneración. Pero si el mismo mecanismo resulta ser la base de otros casos de regeneración, cambiaría lo que los científicos creen que se requiere para regenerar partes del cuerpo, dice Sánchez. Pero deja una pregunta importante sin respuesta: si los humanos ya tienen células madre específicas de tejido, ¿cuál es exactamente la diferencia entre nuestras células y las de las salamandras?