Investigadores de la UC publican en ‘Science’ nuevos descubrimientos sobre el desarrollo de las extremidades
- Cantabria
David Laguillo
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Un equipo internacional de investigadores de la Universidad de Cantabria (UC), el Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria (IBBTEC) y la Universidad de Harvard ha visto publicado hoy en la prestigiosa revista científica “Science” un artículo en el que explican los últimos descubrimientos obtenidos dentro de su línea de investigación sobre el desarrollo de las extremidades en vertebrados. El estudio propone un nuevo modelo para explicar la formación del segmento proximal de la extremidad (brazo/muslo), para lo cual los científicos han combinado el uso de cultivos “in vitro” e “in vivo” de embriones de pollo, una potente herramienta para la investigación de los procesos de desarrollo que podría aplicarse a otros sistemas.
El trabajo es fruto de la colaboración de las doctoras Marian Fernández Terán (Departamento de Anatomía y Biología Celular de la UC) y Marian Ros Lasierra (IBBTEC) con el equipo del doctor Clifford Tabin, del Departamento de Genética de la Harvard Medical School, y con Derk ten Berge, investigador del Eramus Medical Center de Rotterdam (Holanda).
A esta publicación, titulada “Initiation of Proximal-Distal Patterning in the Vertebrate Limb by Signals and Growth”, se suma otra más que aparece en el mismo número de “Science” y que está firmada también por la doctora Ros, junto a Alberto Roselló-Díez y Miguel Torres, del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares. En este caso, la científica del IBBTEC analiza junto a sus colegas los mecanismos no autónomos y las señales difusibles implicados en la división de los tres segmentos de las extremidades de los vertebrados. Estos son brazo, antebrazo y mano en la extremidad anterior y muslo, pierna y pie en la posterior. Ambos estudios se complementan entre sí.
DE CÉLULAS A TEJIDOS
Los segmentos se van desarrollando de proximal a distal, desde el hombro hacia la punta de los dedos. En las primeras fases del desarrollo, la extremidad está formada por una población homogénea de células denominada mesodermo, que están envueltas en una cubierta de ectodermo. Progresivamente, la extremidad va creciendo y las células del mesodermo se van diferenciando hasta formar los distintos tejidos de la extremidad: huesos, cartílagos, músculos, vasos, tejido conectivo…, mientras que las células del ectodermo dan lugar al pelo, plumas, uñas, garras, etc. En el caso del estudio publicado en “Science”, que ha utilizado embrión de pollo, los derivados del ectodermo son plumas en el ala, el muslo y contramuslo, y escamas en el autopodio (correspondiente al pie).
El proceso que genera los diferentes segmentos se estudia desde hace décadas. En 1973, el grupo de L. Wolpert propuso el modelo de la Zona de Progreso, que postula que el desarrollo de la extremidad depende de un mecanismo autónomo celular según el cual las células miden el tiempo que pasan en la zona distal denominada Zona de Progreso. A medida que pasan más tiempo, las células se van diferenciando a elementos progresivamente más distales (distantes del centro del cuerpo). Sin embargo, estudios recientes no se explican con este modelo. En el año 2000, el grupo de M. Torres propone otro modelo basado en la difusión de moléculas señalizadoras procedentes de los dos extremos de la extremidad.
El equipo del que forman parte las investigadoras cántabras utiliza un sistema nuevo que combina dos técnicas: el cultivo celular en micromasas y la extremidad recombinante. Este sistema permite ensayar el potencial de las células de la extremidad “in vivo” tras su manipulación experimental en condiciones controladas. “Cultivamos células indiferenciadas del mesodermo de la extremidad, alimentadas con distintas combinaciones de moléculas señalizadoras disueltas en el medio de cultivo y, tras diferentes intervalos de tiempo, las utilizamos para reconstruir las extremidades denominadas recombinantes”, explica Marian Fernández Terán. Las extremidades recombinantes se injertan “in ovo” en un embrión huésped y luego se analiza su desarrollo a distintos intervalos de tiempo tras el injerto.
RESULTADOS
Las células cultivadas con factores señalizadores proximales y distales dan lugar a los tres segmentos de la extremidad. Sin embargo, las células cultivadas solamente con factores señalizadores distales no forman el segmento proximal, sino que sólo forman los elementos a partir del codo/rodilla. Además, los elementos que forman son más distales cuanto más tiempo han pasado las células en cultivo. De este modo, el estudio concluye que el modelo de la Zona de Progreso no explica la formación del segmento proximal de la extremidad (brazo/muslo), que sí se explica por el modelo de las dos señales difusibles proximal y distal. Sin embargo, el modelo de la Zona de Progreso sigue explicando la formación de los dos segmentos distales de la extremidad (a partir del codo/rodilla).
Las doctoras Fernández Terán y Ros trabajan en la investigación del desarrollo de las extremidades desde hace más de 20 años y son expertas en experimentos de microcirugía del embrión de pollo, en concreto en el modelo de extremidad recombinante y también en el cultivo de células en micromasas.
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