Wolbachia impulsa la producción de células madre

Imagen de varias cámaras de huevos cada vez más diferenciadas (la más antigua en la parte inferior) en Drosophila mauritiana. Las Wolbachia (teñidas de verde) están muy concentradas en el GSCN, en la punta del germario. CORTESÍA DE EVA M. FAST Y HORACIO M. FRYDMAN

Wolbachia puede infiltrarse en las células madre de la línea germinal de la mosca de la fruta Drosophila mauritiana, donde estimula un aumento de células división de precursores de gametos y tasas más bajas de muerte celular, según un estudio publicado hoy (20 de octubre) en Science Express. Esta incursión puede resultar en la producción de hasta 4 veces más ovocitos del huésped, que las bacterias utilizan como vehículo para la transmisión a nuevos huéspedes.

“Creo que es extremadamente interesante” dijo el genetista evolutivo Jack Werren de la Universidad de Rochester, quien no participó en el estudio. “Es’un avance significativo en nuestra comprensión de cómo Wolbachia interactúa con sus anfitriones…. Supongo que cuando los investigadores comiencen…

Wolbachia son bacterias muy extendidas que infectan una variedad de especies de invertebrados. Se transmiten principalmente a través de los ovocitos de la madre a la descendencia y son conocidos por su capacidad para manipular las propiedades reproductivas de su anfitrión para mejorar su propia proliferación. Distintas cepas de Wolbachia pueden hacer que los machos infectados produzcan esperma que mate los óvulos no infectados, induzcan la partenogénesis en las hembras infectadas eliminando la necesidad de apareamiento reproductivo e incluso pueden convertir a los machos en hembras funcionales que pueden pasar la bacteria a su descendencia.

En el nuevo estudio, el biólogo celular Horacio Frydman de la Universidad de Boston y sus colegas demostraron que Wolbachia puede aumentar la cantidad de óvulos producidos por D . mauritiana hembras. Las moscas infectadas con Wolbachia pusieron de 3,5 a 4 veces más huevos que los individuos no infectados.

Drosophila mauritiana hembra poniendo huevos IMAGEN POR E. FAST Y H. FRYDMAN

Para comprender cómo Wolbachia induce este aumento en la producción de huevos, el equipo de Frydmans examinó la distribución de la bacteria dentro de las moscas infectadas con una cepa de Wolbachia llamada wMau . La microscopía electrónica y las técnicas de imagen confocal demostraron una acumulación sustancial de Wolbachia en el nicho de células madre de la línea germinal (GSCN), donde se almacenan las células madre que forman los óvulos de las hembras.

notable, dijo Frydman. La mayor parte del citoplasma de [estas células madre] está completamente lleno de bacterias.

Una mirada más cercana a la actividad de las células dentro del nicho reveló que las células madre de Wolbachia -Las moscas infectadas se dividían a un ritmo más rápido que sus contrapartes no infectadas, aproximadamente el doble de rápido. Nos sorprendió bastante, dijo Frydman. Esta es la primera vez que se demuestra que una infección bacteriana básicamente puede manipular la tasa de división de una célula madre.

Pero el doble de división celular en el GSCN no podría explicar la producción cuadruplicada de óvulos, Frydman notó que tenía que estar pasando algo más. Siguiendo las células madre que se dividieron y diferenciaron en precursores de óvulos, los investigadores encontraron la respuesta: en comparación con las moscas no infectadas, las células de las moscas infestadas con Wolbachia sufrieron solo alrededor de la mitad de la cantidad de muerte celular programada, un proceso regulador normal del desarrollo del óvulo.

Wolbachia están manipulando no solo los niveles de división de células madre de la línea germinal, sino que también están bloqueando la tasa de muerte celular programada, dijo Frydman. Entonces, una mosca infectada va a producir más huevos infectados, y eso favorece la propagación de estas bacterias en la naturaleza.

Imagen de una sucesión de cámaras de huevos progresivamente más diferenciadas en Drosophila mauritiana, con origen en el germario (arriba). La línea germinal (mostrada en rojo) surge de las células madre de la línea germinal (2-3 glóbulos rojos más a la izquierda en la parte superior). CORTESÍA DE EVA M. FAST Y HORACIO M. FRYDMAN

Los hallazgos podrían tener implicaciones para el uso de Wolbachia para controlar enfermedades transmitidas por vectores, un esfuerzo que se ha mostrado prometedor recientemente para limitar la transmisión de transmisión de malaria y dengue a través de mosquitos, por ejemplo. (Consulte el artículo de 2009 de The Scientist sobre el tema, Evolución, resistencia). podría ayudar a Wolbachia a propagarse en las poblaciones, escribió en un correo electrónico a The Scientist el genetista evolutivo Ary Hoffmann de la Universidad de Melbourne, que no participó en la investigación.

Una aplicación más a corto plazo del descubrimiento podría ser en la investigación básica de células madre. Por ejemplo, si los investigadores pueden identificar las vías moleculares que las bacterias manipulan para cambiar la tasa de división de las células madre, algo en lo que está trabajando actualmente el laboratorio de Frydman, probablemente podamos aprender cosas muy fundamentales sobre la biología de las células madre, dijo. Las propias bacterias pueden incluso servir como marcador de los nichos de células madre, que no están muy bien caracterizados, añadió. Debido a que Wolbachia parece acumularse en estas áreas, la bacteria podría indicarnos dónde residen estos otros nichos de células madre.

Es bastante intrigante que este microorganismo tenga la capacidad de manipular células madre. biología, estuvo de acuerdo Werren. Hasta ahora, [esto es solo] en un insecto, por supuesto, no en humanos, pero sin embargo hay suficientes similitudes en la biología de las células madre entre organismos que Wolbachia podría potencialmente usarse como una herramienta para investigar biología de células madre [humanas].

EM Fast et al., Wolbachia mejoran la proliferación de células madre de Drosophila y se dirigen al nicho de células madre de la línea germinal , Science Express, doi:10.1126/science.1209609, 2011.

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