Investigadores españoles desentrañan la formación de la columna vertebral humana.
La columna vertebral es la estructura de soporte central del esqueleto en todos los vertebrados. No solo proporciona un lugar para que los músculos se unan, sino que también protege la médula espinal y las raíces nerviosas. Se sabe que los defectos en su desarrollo causan enfermedades hereditarias raras.
Investigadores del Grupo Ebisuya del EMBL Barcelona han creado ahora un modelo 3D in vitro que imita cómo se forman las estructuras precursoras que dan lugar a la columna vertebral durante el desarrollo embrionario humano.
La columna vertebral consta de 33 vértebras, que forman pares de estructuras precursoras llamadas somitas. Los somitas dan origen no solo a nuestras vértebras, sino también a nuestras costillas y músculos esqueléticos. Para garantizar que estas estructuras se formen correctamente, el desarrollo de los somitas está estrictamente regulado y cada par de somitas surge en un punto secuencial particular del desarrollo. Este proceso está controlado por el reloj de segmentación, que es un grupo de genes que crea ondas oscilatorias, y cada onda da lugar a un nuevo par de somitas.
“Por primera vez, pudimos crear pares periódicos de somitas humanos maduros vinculados al reloj de segmentación en el laboratorio”, dijo Marina Sanaki-Matsumiya, primera autora del estudio publicado en Nature Communications . Usando este enfoque, los investigadores desarrollaron un modelo 3D in vitro de la formación de somitas humanos, también conocida como ‘somitogénesis’.
Creación de un proceso de somitogénesis robusto
El equipo cultivó células madre pluripotentes inducidas por humanos (hiPSC) en presencia de un cóctel de moléculas de señalización que inducen la diferenciación celular. Tres días después, las células comenzaron a alargarse y crear ejes anterior (superior) y posterior (inferior). En ese momento, los científicos agregaron Matrigel a la mezcla de cultivos. Matrigel es lo que algunos científicos llaman el polvo mágico: una mezcla de proteínas que es fundamental para muchos procesos de desarrollo. Este proceso finalmente condujo a la formación de somitoides, equivalentes in vitro de estructuras precursoras de somitas humanas.
Para probar si el reloj de segmentación regula la somitogénesis en estos somitoides, los investigadores monitorearon los patrones de expresión de HES7 , el gen central involucrado en el proceso. Encontraron evidencia clara de oscilaciones, especialmente cuando la somitogénesis estaba a punto de comenzar. Los somitas que se formaron también tenían marcadores claros de epitelización, un paso importante en su maduración.
El tamaño de los somitas importa
El grupo Ebisuya estudia cómo y por qué los humanos somos diferentes de otras especies en lo que respecta al desarrollo embrionario. Uno de los sistemas modelo que utilizan para comprender las diferencias entre especies es el reloj de segmentación. En 2020, el grupo descubrió que el período de oscilación del reloj de segmentación humano es más largo que el reloj de segmentación del ratón.
El estudio actual también muestra un vínculo entre el tamaño de los somitas y el reloj de segmentación. “Los somitas que se generaron tenían un tamaño constante, independientemente del número de células utilizadas para el somitoides inicial. El tamaño del somita no aumentó incluso si lo hizo el número de células inicial”. explicó Sanaki-Matsumiya. “Esto sugiere que los somitas tienen un tamaño específico de especie preferido, que podría estar determinado por las interacciones locales célula-célula, el reloj de segmentación u otros mecanismos”.
Para estudiar esto más a fondo, Miki Ebisuya y su grupo ahora planean cultivar somitoides de diferentes especies y compararlos. Los investigadores ya están trabajando en varias especies de mamíferos, incluidos conejos, ganado y rinocerontes, creando un “zoológico de células madre” en el laboratorio.
“Nuestro próximo proyecto se centrará en crear somitoides de diferentes especies, medir su proliferación celular y la velocidad de migración celular para establecer qué y cómo la somitogénesis es diferente entre las especies”, dijo Ebisuya.
Recordamos que SALUD A DIARIO es un medio de comunicación que difunde información de carácter general relacionada con distintos ámbitos sociosanitarios, por lo que NO RESPONDEMOS a consultas concretas sobre casos médicos o asistenciales particulares. Las noticias que publicamos no sustituyen a la información, el diagnóstico y/o tratamiento o a las recomendaciones QUE DEBE FACILITAR UN PROFESIONAL SANITARIO ante una situación asistencial determinada.
SALUD A DIARIO se reserva el derecho de no publicar o de suprimir todos aquellos comentarios contrarios a las leyes españolas o que resulten injuriantes, así como los que vulneren el respeto a la dignidad de la persona o sean discriminatorios. No se publicarán datos de contacto privados ni serán aprobados comentarios que contengan 'spam', mensajes publicitarios o enlaces incluidos por el autor con intención comercial.
En cualquier caso, SALUD A DIARIO no se hace responsable de las opiniones vertidas por los usuarios a través de los canales de participación establecidos, y se reserva el derecho de eliminar sin previo aviso cualquier contenido generado en los espacios de participación que considere fuera de tema o inapropiados para su publicación.
* Campos obligatorios