Las células madre abren opciones

Las células madre pluripotentes otorgan a las hidras impresionantes propiedades regenerativas.WIKIMEDIA, KRUCZY89El gusano parásito Schistosoma mansoni, que infecta a millones de personas cada año y causa diarrea, hígado y bazo, depende de las células madre para alimentar su larga vida dentro de los huéspedes humanos, según un estudio publicado a principios de este año (20 de febrero) en Nature. Las tenias parásitas también tienen células madre, al igual que los parientes planarios de vida libre de los esquistosomas. De hecho, se han encontrado células que se autorrenuevan y que pueden diferenciarse en otros tejidos del cuerpo en una variedad vertiginosa de animales, desde esponjas primitivas y platelmintos en constante regeneración hasta anfibios y mamíferos.

“[ Las células madre] son un invento de los animales pluricelulares” explicó Thomas Bosch, biólogo evolutivo de la Universidad de Kiel en Alemania. Estas células son parte integral de la reproducción y el desarrollo, así como de la reparación y renovación de tejidos durante la vida de un organismo. Además, una nueva investigación sugiere que…

Las células madre evolucionan para satisfacer las necesidades de diferentes organismos, señaló Bosch. Los organismos más simples, como la hidra, tienen células madre más simples que son más multifuncionales, mientras que los humanos tienen más de 20 tipos diferentes de células madre, cada una de las cuales soporta diferentes tejidos, desde la sangre hasta el cabello. En términos de evolución, hay más y más especialización a medida que los organismos se vuelven más complejos, explicó.

El poder de las células madre

Muchos tejidos, como la piel y los folículos pilosos, se regeneran constantemente a lo largo de la vida del organismo, alimentados por lo que se conoce como células madre somáticas. A diferencia de las células madre de la línea germinal, que dan lugar exclusivamente a óvulos y espermatozoides, las células madre somáticas pueden diferenciarse en muchos tipos de tejidos. Las células madre son fundamentales para las impresionantes capacidades regenerativas de animales como los anfibios, lo que permite que las salamandras adultas vuelvan a crecer extremidades enteras. Y los síntomas del envejecimiento, como la caída del cabello y el adelgazamiento de la piel, a menudo se pueden atribuir a una cantidad cada vez menor de células madre somáticas que pierden su función con el tiempo. Pero las hidras, minúsculos animales de agua dulce que se reproducen tanto sexual como asexualmente, son únicas: sus células madre somáticas no envejecen. Como resultado, los pequeños organismos no solo pueden regenerarse fácilmente después del daño, sino que también son esencialmente inmortales dadas las condiciones adecuadas, viven para siempre.

Aunque no son del todo inmortales, los platelmintos esquistosomas también tienen una vida útil impresionantemente larga. a veces sobrevive en huéspedes humanos durante años. Los platelmintos también comparten la capacidad de regeneración de las hidras. En el estudio reciente de Nature, el biólogo regenerativo Phillip Newmark de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign y sus colegas descubrieron que estas cualidades se pueden atribuir a las células madre de gusanos. Al rastrear estas células en los gusanos, el equipo descubrió que tienen notables similitudes con las células madre de los parientes de las planarias no parásitas, compartiendo su característica forma redonda, núcleo grande y cola citoplásmica.

Además de Debido a la longevidad y las capacidades regenerativas de los gusanos planos, Newmark plantea la hipótesis de que sus células madre también facilitaron la transición de un organismo de vida libre a un parásito dependiente del huésped. Newmark cree que las células madre, con el potencial de diferenciarse en una amplia gama de tejidos diferentes, podrían haber proporcionado la plasticidad de desarrollo necesaria para que los organismos se adaptaran rápidamente a nuevos entornos, como el interior del intestino humano.

Y si las células madre fueron la clave para que los platelmintos esquistosomas pudiesen combatir con éxito el parasitismo, no es la única vez que las células madre han ayudado a un cambio drástico en el estilo de vida de un organismo. Federico Brown, biólogo evolutivo de la Universidad de los Andes en Colombia, encontró evidencia de que las células madre pueden haber jugado un papel importante en la evolución de las ascidias, un grupo de animales marinos blandos que se adhieren a las rocas y filtran el agua del mar para sustento. Muchas especies de ascidias viven de forma independiente, pero algunas han adquirido la capacidad de vivir en colonias, compartiendo un sistema circulatorio que permite el intercambio de sangre, nutrientes y células, incluidas las células madre somáticas.

Mientras que las ascidias solitarias se reproducen a través de las células madre de la línea germinal y pueden regenerar tejidos aislados, los chorros de mar coloniales también pueden reproducirse por gemación, agregando así otro chorro al grupo. La brotación permite que los chorros pasen de ser estrictamente sexuales y solitarios a convertirse en asexuales y coloniales, un proceso que involucra la reprogramación de células madre, explicó Brown. De hecho, descubrió que un subconjunto de las células sanguíneas circulantes de los chorros coloniales son células madre que han adquirido la capacidad de generar un chorro de mar completo a partir de solo un grupo de células. Brown propone que el desarrollo de nuevos tipos de células madre que puedan producir muchos más tipos de tejidos permitió a las ascidias formar estos conjuntos inusuales.

A cada uno su propia célula madre</p

Por muy útiles que parezcan las células madre somáticas, no todos los organismos complejos las tienen. A diferencia de las planarias y los esquistosomas, que pueden regenerarse a sí mismos a partir de piezas diminutas, o las salamandras, que pueden regenerar patas enteras, los gusanos nematodos no pueden regenerarse en absoluto. Cortar un gusano Caenorhabditis elegans en pedazos mata rápidamente al organismo modelo clásico, dijo Alison Woollard, bióloga de células madre de la Universidad de Oxford. Eso es porque C. elegans parece carecer por completo de células madre somáticas.

Pero resulta que aunque el adulto C. elegans no tienen verdaderas células madre somáticas, no se han deshecho por completo de las cualidades similares a las células madre. Durante el desarrollo, a medida que los gametos fertilizados originales se dividen y diferencian exactamente en las 959 células del nematodo adulto, los gusanos retienen un tipo de célula llamada células de unión. Al igual que las células madre, las células de unión pueden dividirse asimétricamente, lo que significa que una célula hija sigue siendo una célula de unión mientras que la otra se diferencia en un tipo específico de tejido. Pero a diferencia de las células madre, las células de unión dejan de renovarse una vez que los gusanos alcanzan la edad adulta.

Curiosamente, los factores de transcripción que permiten que las células de unión se dividan asimétricamente se conservan hasta los humanos. El equipo de Woollards determinó que el gusano rnt-1a homólogo del factor de transcripción humano Runx1, que media la proliferación de células madre de la médula ósea, regula la división de las células de unión en C. elegante. En los gusanos con un gen rnt-1 defectuoso, las células de unión a menudo no se dividen asimétricamente y ciertos tipos de tejido, como las estructuras de apareamiento especializadas en los machos, están poco desarrollados. En humanos, Runx1 ayuda a regular las células madre hematopoyéticas y las etapas posteriores del desarrollo de las células sanguíneas, y las translocaciones de Runx1 están relacionadas con la sobreproliferación de glóbulos blancos en la leucemia mieloide aguda, lo que demuestra un papel conservado para el genes de nematodos a humanos.

Curiosamente, los científicos pueden mutar los factores de transcripción que controlan la proliferación de células de unión para continuar la división celular asimétrica en la edad adulta. Esto le sugiere a Woollard que tal vez en lugar de perder las células madre por completo, C. elegans simplemente apagó el programa transcripcional que los mantiene. Perder la clave para la regeneración y la larga vida puede parecer contraproducente, pero un C. elegans el gusano no necesita regenerarse, explicó Woollard. En su ciclo de vida de 3 semanas, los nematodos dedican sus energías a producir mucha progenie, dijo.

Pero es probable que los nematodos sean inusuales entre los animales. La mayoría de las especies, como el esquistosoma de larga vida, encuentran ventajosas las células madre. El punto de las células madre es que los órganos y tejidos deben repararse, explicó Bosch. Los esquistosomas son gusanos muy avanzados, ¿por qué no tendrían células madre?

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