Estos resultados difieren significativamente de los observados en otros gusanos y ofrecen, por lo tanto, a la comunidad científica nuevas perspectivas para entender los mecanismos de la regeneración.
Seguimiento con microscopía confocal de la regeneración de gusanos portadores de linajes clonales de células transgénicas fluorescentes.
- 1a fila: fotografía de un gusano que muestra la posición aproximada de las amputaciones realizadas.
- 2a fila: seguimiento de cuatro etapas de la regeneración de un gusano cuyas células epidérmicas son clonales y fluorescentes; el blastema crece y comienza a tomar forma entre los días 1 y 4. A partir del día 5, las células madre posteriores regeneradas vuelven a estar activas y producen nuevos segmentos del gusano.
- 3a fila: partes posteriores de tres gusanos con clones fluorescentes en tres tejidos diferentes, antes de la amputación.
- 4a fila: resultados de la regeneración de los mismos tres gusanos después de tres semanas; los tejidos regenerados fluorescentes son exactamente los mismos que antes de la amputación.
© Creative Commons
En muchos animales, la regeneración de un miembro o estructura dañada se basa en la formación de un blastema, una masa de células progenitoras especializadas capaces de reconstruir las diferentes células de tejidos complejos.
En un estudio publicado en Nature Communications, los científicos utilizaron un modelo animal, un gusano anélido marino, para explorar los mecanismos de la regeneración. Buscaron entender cómo esta capacidad se organiza en el tiempo y el espacio en un invertebrado, utilizando un enfoque tanto genético como celular.
La regeneración en el gusano anélido presenta características similares a las de ciertos vertebrados
Los científicos combinaron técnicas de análisis genético (transcriptómica, es decir, el inventario de los genes que se expresan en una célula dada) y métodos de marcaje celular (que permiten seguir el desarrollo de una célula individual) para identificar las células involucradas y seguir su desarrollo a lo largo de la regeneración.
Observaron que, en los gusanos anélidos, las células que forman el blastema después de una amputación de la cola presentan características similares a las estudiadas en vertebrados con alta capacidad de regeneración, como los anfibios. Estas células, tanto en el gusano anélido como en las salamandras o ranas, tienen una capacidad llamada "restringida". A diferencia de las células madre pluripotentes (capaces de regenerar cualquier tipo de célula), estas células "de potencial restringido" permanecen especializadas según su capa de origen (las tres hojas embrionarias: ectodermo, mesodermo, endodermo).
Esta restricción implicaría que la regeneración, en este gusano anélido, se basa en una "dediferenciación" de células especializadas cercanas a la lesión, que regresan a un estado indiferenciado pero no cambian su especialización. Por lo tanto, tienen una "identidad" fijada que no puede cambiar durante el proceso de regeneración.
Finalmente, el crecimiento posterior del gusano, en ausencia de regeneración, también se basa en poblaciones de células madre con destinos restringidos. Estas células madre posteriores, que se pierden tras la amputación, son regeneradas a partir de células diferenciadas de la misma identidad que previamente habían producido durante el proceso de crecimiento.
Un nuevo modelo para explorar los mecanismos de la regeneración
Desde este punto de vista, el gusano anélido es muy diferente de otro grupo de gusanos estudiados por sus destacables capacidades de regeneración: los gusanos planos o planarias. La planaria posee células madre pluripotentes que son las únicas responsables de su crecimiento y regeneración. El estudio comparativo de estos modelos animales brindará en el futuro mucha información y permitirá entender mejor los mecanismos implicados en los vertebrados.
Los científicos destacan otro punto importante: estas células de potencial restringido en los gusanos marinos son activadas por una vía de señalización molecular conocida como la vía TOR, también implicada en la regeneración de vertebrados como las salamandras. Al inhibir esta vía en el gusano, la regeneración se bloquea, demostrando su papel central en la activación de las células madre tras una lesión.
Este trabajo contribuye al avance del conocimiento sobre la biología de la regeneración, ofreciendo un marco metodológico que puede ser aplicado a otras especies para comparar los mecanismos implicados.
Referencia:
Molecular profiles, sources and lineage restrictions of stem cells in an annelid regeneration model.
A. Stockinger , L. Adelmann , M. Fahrenberger , C. Ruta , B. Duygu Özpolat , N. Milivojev , G. Balavoine , F. Raible.
Nature Communications, DOI: 10.1038/s41467-024-54041-3