Dos proteínas, clave para el desarrollo óseo fetal

“A pesar de más de un siglo de estudios sobre la mecanobiología del desarrollo óseo, las bases celulares y moleculares siguen siendo en gran medida un misterio”, dijo el autor principal del estudio, el doctor Joel Boerckel. Han identificado una nueva población de células que son clave para convertir la plantilla inicial de cartílagos del cuerpo en huesos en el feto, “guiadas por las proteínas reguladoras de genes activados por la fuerza, YAP y TAZ”.

Al analizar los genes expresados ​​por células individuales en las extremidades de ratones en desarrollo mediante secuenciación unicelular, Boerckel y el primer autor del estudio, el doctor Joseph Collins, encontraron y describieron junto a sus colegas una clase de células que denominaron “precursores de osteoblastos asociados a vasos (VOP)” que invaden el cartílago temprano junto a los vasos sanguíneos. Dado que los osteoblastos son las células necesarias para formar (y fijar) los huesos, estas células serían esencialmente las abuelas de los huesos, y los osteoblastos, sus padres.

Así influyen las proteínas YAP y TAZ en el desarrollo de los huesos del feto

Y, lo que es más importante, un par de proteínas llamadas YAP y TAZ que son sensibles al movimiento natural del cuerpo (que el trabajo previo del equipo ha demostrado que es crucial para el desarrollo y la regeneración temprana de los huesos) sirven como guías para los VOP, transmitiendo señales que deducir de la mecanobiología del cuerpo.

Los investigadores descubrieron que YAP y TAZ ayudan a dirigir la integración de los vasos sanguíneos en el cartílago, un aspecto vital del desarrollo óseo. Pudieron demostrar este papel eliminando genéticamente YAP y TAZ de modelos de células humanas, lo que parecía detener la angiogénesis, el proceso mediante el cual se forman nuevos vasos sanguíneos. Luego, los investigadores trataron esos modelos de células humanas con una variedad especial de proteína llamada CXCL12, que restauró YAP y TAZ y reinició la angiogénesis normal.

Comprender mejor la mecanobiología

El estudio es el resultado de una larga colaboración con la Dra. Niamh Nowlan del University College Dublin, cuyo laboratorio se centra en cómo las fuerzas mecánicas dirigen el desarrollo esquelético en modelos animales y en pacientes humanos.

También es apropiado que Boerckel, Collins y su equipo utilicen su exploración del desarrollo óseo como lente para mejorar la comprensión de la mecanobiología.

“El estudio del desarrollo óseo es la cuna de la mecanobiología”, dijo Boerckel. “Por ejemplo, la Ley de transformación ósea de Wolff dice que el hueso trabecular (esponjoso) se adapta de una manera dependiendo de las tensiones que se le aplican, pero Julius Wolff dedicó más tiempo en su libro de 1894 a centrarse en el desarrollo óseo que en el hueso trabecular”.

Aplicación a enfermedades óseas de origen genético

Con la información que los investigadores de Penn obtuvieron de su estudio sobre el desarrollo óseo y la mecanobiología, creen que ahora pueden aportar parte del conocimiento y, con suerte, el tratamiento de afecciones musculoesqueléticas genéticas y congénitas. Eso incluye la enfermedad de los huesos de cristal, en la que el cuerpo no produce colágeno correctamente, lo que provoca que los huesos se rompan fácilmente, o la artrogriposis, una afección en la que las articulaciones se desarrollan incorrectamente debido al movimiento fetal limitado.

“Ahora estamos trabajando para utilizar estos hallazgos para atacar estas células y vías, ya sea por medios mecánicos o farmacológicos directos, para restaurar la función celular y el desarrollo óseo adecuado en el útero, previniendo potencialmente este tipo de afecciones”, dijo Boerckel.

Artículo de referencia: YAP and TAZ couple osteoblast precursor mobilization to angiogenesis and mechanoregulation in murine bone development