La textura de la superficie influye en la diferenciación
Célula madre mesenquimalWIKIMEDIA, ROBERT M. HUNTLa textura de la superficie en la que crece una célula puede influir en cómo se desarrolla y se diferencia. La topografía ejerce esta influencia en parte al alterar la longitud de los cilios primarios, según un estudio publicado hoy (18 de diciembre) en Scientific Reports. El estudio demostró que las células madre mesenquimales (MSC), un tipo de célula multipotente derivada de la médula ósea, tienen cilios más largos cuando crecen en superficies ranuradas en lugar de planas. Los cilios alargados alteran la señalización de Wnt/β-catenina, un sistema de mensajería extracelular que impulsa la diferenciación espacial de las células.
“Este complejo estudio es una maravillosa contribución al creciente cuerpo de evidencia que demuestra el poderoso papel de el cilio primario en la regulación de la diferenciación de células madre” dijo David Hoey, un ingeniero biomédico de la Universidad de Limerick en Irlanda que no participó en el estudio.
Trabajos anteriores habían demostrado que el deterioro de los cilios primarios…
Knight y sus colegas decidieron probar si los cambios de textura y los cambios en los cilios primarios estaban conectados. Cuando los investigadores cultivaron MSC en superficies ranuradas, notaron que sus cilios primarios eran más largos que los cilios primarios en células que crecían en superficies planas. Otros experimentos mostraron que las células en superficies ranuradas desarrollaron citoesqueletos de actina que estaban relativamente poco desarrollados en comparación con los de las células cultivadas en superficies planas. Cuando los investigadores bloquearon la formación del esqueleto de actina, los cilios de las células que crecieron en superficies planas se alargaron, lo que indica que la longitud de los cilios se regulaba a través del citoesqueleto.
A continuación, los investigadores intentaron comprender si la longitud de los cilios afectaba Señalización de Wnt/-catenina, una vía clave para la diferenciación celular. Anteriormente, los científicos habían demostrado que los cilios pueden secuestrar -catenina mediante el transporte intraflagelar (IFT), en el que pequeñas proteínas motoras se mueven a lo largo de los cilios y los alargan. Knight y sus colegas especularon que los cilios más largos secuestraban más -catenina que sus contrapartes más cortas y, por lo tanto, regulaban a la baja la señalización de Wnt/-catenina al no permitir que la -catenina llegara al núcleo, donde actúa como un factor de transcripción.
De hecho, los investigadores encontraron que las células con cilios más largos tendían a acumular menos -catenina en el núcleo que las células con cilios cortos. Cuando derribaron IFT, que se cree que alarga los cilios y ayuda a secuestrar -catenina, aumentó la -catenina intranuclear. Además, los investigadores demostraron que las células que crecían en una superficie acanalada respondían menos a la señalización de Wnt y acumulaban menos -catenina en el núcleo que las células que crecían en superficies planas, pero esta diferencia disminuía si se eliminaba el IFT y no se permitía que los cilios se alargaran.</p
[Los investigadores] han demostrado que incluso un ligero cambio en la longitud ciliar puede afectar drásticamente la señalización de Wnt y, posteriormente, la diferenciación de las MSC, dijo Hoey.
Knight y sus colegas intentarán aplicar su trabajo a continuación a un contexto más práctico: la regeneración ósea. Los investigadores están trabajando actualmente en la creación de implantes ortopédicos que fomentarán el crecimiento óseo alrededor de sus bordes. El equipo ha observado que diferentes materiales tienen efectos variables sobre cómo las MSC se diferencian en células formadoras de hueso. Knight espera determinar si la topografía de los materiales del implante influye en la diferenciación celular y, de ser así, si la longitud de los cilios modula la señalización de Wnt/-catenina en las células que se diferencian.
Comprender cómo la topografía altera la diferenciación celular podría permitir a los bioingenieros para construir mejores superficies para controlar qué tipos de células pueden crecer. O los propios cilios podrían manipularse para alterar el desarrollo celular: debido a que el cilio es un objetivo tan especializado, eso lo hace atractivo para la manipulación farmacéutica y, por lo tanto, para la manipulación de este proceso de diferenciación, dijo Knight.
[El estudio] tiene importancia en áreas como la ingeniería de tejidos y la medicina regenerativa y destaca el cilio como un objetivo terapéutico potencial, dijo Hoey.
RJ McMurray et al., Surface topography regula la señalización de wnt a través del control de estructura de cilios primarios en células madre mesenquimales, Scientific Reports, doi:10.1038/srep03545, 2013.
¿Interesado en leer más?
The Scientist ARCHIVOS
Conviértase en miembro de
Reciba acceso completo a más de 35 años de archivos, así como a TS Digest, ediciones digitales de The Scientist, artículos destacados y mucho más. Únase gratis hoyA ¿Ya eres miembro? Inicia sesión aquí