Los científicos llevan el estudio de la regeneración al siguiente nivel al hacer que los gusanos pantera de tres bandas sean transgénicos

Un gusano completo que muestra algunas de las células de la piel que brillan en rojo, puntos verdes que son núcleos de otras células. Crédito: Lorenzo Ricci

Los gusanos pantera de tres bandas son un animal marino increíblemente impresionante. Conocidos científicamente como el gusano acoel llamado Hofstenia miamia, estos diminutos animales que crecen hasta 500 micrómetros pueden realizar una de las mayores hazañas en el mundo animal, la regeneración de todo el cuerpo.

Quítale la cola a Hofstenia miamia y le crecerá otra. Quítale la cabeza y en su lugar crecerá otra, incluyendo todo, desde la boca hasta el cerebro. Corta el gusano en tres partes separadas y dentro de ocho semanas habrá tres gusanos completamente formados. Su poder de regeneración los convierte en un tema de investigación primordial para los científicos. Ahora, un equipo de investigadores está llevando el estudio de estos gusanos al siguiente nivel haciéndolos transgénicos.

En un nuevo estudio publicado el 8 de noviembre en Developmental Cell, investigadores dirigidos por el profesor Mansi Srivastava en el Departamento de Organismic y Evolutionary Biology en Harvard, desarrolló un método para hacer gusanos pantera transgénicos para estudiar cómo funciona el proceso de regeneración a través de la transgénesis.

La transgénesis es cuando los científicos introducen algo en el genoma de un organismo que normalmente no forma parte de ese genoma «Es una herramienta que usan los biólogos para estudiar cómo funcionan las células o los tejidos dentro del cuerpo de un animal», dijo Srivastava.

Srivastava y el coautor Lorenzo Ricci, ex becario postdoctoral en el laboratorio de Srivastava, inyectaron ADN modificado en embriones que acaban de ser fertilizados. Ese ADN y sus modificaciones luego se incorporan al genoma de las células a medida que se dividen. Cuando el gusano madure estará brillando. El proceso dura aproximadamente ocho semanas, pero la recompensa es mucho más larga porque ese brillo se transmitirá a sus hijos y a sus hijos.

Gusano pantera completo de tres bandas con músculo que brilla en verde. Crédito: Lorenzo Ricci

Cuando el gen introducido se convierte en una proteína, emite un brillo fluorescente que hace que brillen en la oscuridad. Estas proteínas fluorescentes brillan de color verde o rojo y pueden revelar células musculares brillantes o células de la piel brillantes, por ejemplo. Este proceso permite a los investigadores visualizar con mucho mejor detalle cómo se ven las células, dónde se encuentran en el animal y cómo interactúan entre sí. Además, los investigadores pueden agregar o quitar información específica al genoma del gusano.

La precisión de la transgénesis permite a los investigadores estudiar el mecanismo específico de cualquier proceso en un organismo. Con los gusanos pantera de tres bandas, los investigadores ahora pueden realizar manipulaciones muy precisas, como el cambio de ciertos genes. Activar o desactivar diferentes genes puede hacer que el gusano regenere una parte del cuerpo en el lugar equivocado, pero en última instancia puede ayudar a los científicos a reducir los genes necesarios para que el gusano lleve a cabo la regeneración de todo el cuerpo.

«De inmediato, este trabajo nos dio una ventana a la anatomía celular de estos gusanos», dijo Srivastava. Descubrieron que las células musculares del gusano tienen proyecciones similares a dedos que les permiten entrelazarse entre sí, así como con extensiones de piel y células intestinales similares a dedos. Los músculos se conectan en columnas apretadas manteniendo una rejilla muy unida que proporciona estructura y soporte al gusano. «Eso nos dice que el músculo sirve potencialmente como un andamio que mantiene unidos los cuerpos de los gusanos».

Un corte a través de un gusano entero donde el músculo brilla. Crédito: Lorenzo Ricci

A continuación, los investigadores están interesados en saber si los músculos están haciendo algo más que mantener las cosas juntas, sino que también están almacenando y comunicando información sobre lo que se necesita regenerar.

Srivastava ha sido estudiando estos gusanos durante una década desde que recolectó 120 de ellos en las Bermudas cuando era investigadora postdoctoral en el Instituto Whitehead. En 2015, se unió al Departamento de Biología Evolutiva y de Organismos de Harvard y lanzó un programa de investigación centrado en el estudio de la regeneración y las células madre en los gusanos pantera.

«Nuevos organismos de investigación, como el gusano pantera de tres bandas , contienen respuestas a muchas preguntas que no se pueden estudiar en especies que son sistemas modelo de laboratorio tradicionales», dijo Srivastava. Desde esa primera colección de gusanos en 2015, Srivastava ahora ha establecido muchos recursos y técnicas que permitirán que otros laboratorios usen gusanos pantera para estudiar muchas preguntas biológicas, particularmente sobre la regeneración de todo el cuerpo. Además de este estudio, Srivastava y sus colegas publicaron una caracterización exhaustiva de los embriones y el sistema nervioso y descubrieron una serie de interruptores de ADN que parecen controlar los genes para la regeneración de todo el cuerpo en estos gusanos.

Corte transversal a través de un Gusano transgénico doble con músculo en verde y piel en rojo. Crédito: Lorenzo Ricci

Ahora, con la capacidad de crear gusanos transgénicos, los investigadores dicen que están muy emocionados de estudiar una población de células madre críticas para la regeneración. Las células se llaman neoblastos y se cree que son pluripotentes, lo que significa que pueden producir cualquier otro tipo de célula en el animal, como neuronas, células de la piel, células musculares o células intestinales.

«Nosotros no saber cómo se comporta realmente cualquiera de estas células en el animal durante la regeneración», dijo Srivastava. «El verdadero impacto de este trabajo en realidad radica en el hecho de que esta nueva capacidad para hacer gusanos transgénicos nos permitirá estudiar las células madre y la regeneración con más profundidad de lo que ha sido posible antes. Por ejemplo, queremos hacer que las células madre brillen tanto podemos verlos directamente mientras se dividen y crean todos los demás tipos de células en el animal, tal vez incluso un cerebro completamente nuevo».

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¿Qué pueden aprender los científicos de los gusanos que brillan en la oscuridad? Los secretos de la regeneración para principiantes Más información: Mansi Srivastava, Transgenesis in the acoel worm Hofstenia miamia, Developmental Cell (2021). DOI: 10.1016/j.devcel.2021.10.012. www.cell.com/developmental-cel … 1534-5807(21)00813-3 Información de la revista: Developmental Cell

Proporcionado por la Universidad de Harvard, Departamento de Biología Orgánica y Evolutiva Cita: Los científicos toman el estudio de regeneración al siguiente nivel haciendo transgénicos a los gusanos pantera de tres bandas (8 de noviembre de 2021) consultado el 29 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2021-11-scientists-regeneration-three-banded-panther-worms. html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.