Los embriones de humanos y ratones no crecen al mismo ritmo debido a la tasa de producción y eliminación de las proteínas celulares, más rápidas en el caso de las células de ratón. Este hallazgo, publicado en la revista Science, podría ayudar a comprender la evolución de los mamíferos y mejorar los métodos de la medicina regenerativa.
El desarrollo de embrión a adulto en todos los mamíferos sigue una serie de eventos similares en la que participan diferentes genes y rutas de señalización. Sin embargo, la velocidad con la que se suceden las diferentes etapas del desarrollo varía en gran medida entre especies.
Con el objetivo de descubrir qué controla este ritmo entre especies, la investigadora española Teresa Rayón y sus compañeros del laboratorio de Dinámica del Desarrollo del Francis Crick Institute en Londres realizaron ensayos in vitro de neuronas motoras de humanos y ratones obtenidas a partir de células madre para cronometrar el desarrollo.
También ensayaron con la introducción de secuencias génicas humanas en células de ratón para comprobar si la respuesta se encontraba en los genes. Los resultados, publicados en la revista Science, muestran que las células humanas empleaban más del doble del tiempo que las de ratón en formarse independientemente del entorno celular y el origen génico.
Tras realizar diferentes experimentos, los investigadores descubrieron que la tasa de producción y eliminación de las proteínas celulares es la responsable de las diferencias observadas en la velocidad del desarrollo. La tasa de renovación proteica es más rápida en las células de ratón que en las humanas, debido a su mayor estabilidad, explicando así el alto ritmo de formación de neuronas motoras en este roedor.
“Es como si los embriones humanos y de ratón leyeran la misma partitura musical y tocaran la misma melodía, pero el metrónomo funcionara más lentamente en los seres humanos que en los ratones. Ahora que hemos encontrado el metrónomo, queremos saber cómo cambiar su velocidad”, explica Teresa Rayón, autora principal del estudio.
Comprender los mecanismos que controlan la velocidad del desarrollo tiene grandes implicaciones para la medicina regenerativa y para el uso de células madre en el estudio de las enfermedades.
Según los autores, ser capaz de acelerar o ralentizar el desarrollo de células madre podría ayudar a perfeccionar los métodos para la producción de tipos específicos de células para aplicaciones de investigación y terapéuticas, así como proporcionar información relevante para frenar el crecimiento de células en enfermedades como el cáncer.
“Los cambios en el tiempo de desarrollo, las llamadas heterocronías, desempeñan un papel crucial en la evolución de las formas y tamaños corporales entre especies”, dice James Briscoe, líder del grupo del laboratorio de Dinámica del Desarrollo del instituto británico.
“Por ejemplo, el cerebro humano es más grande porque sus células crecen durante un período de tiempo más largo durante el desarrollo embrionario que las células equivalentes de los ratones. Por tanto, más allá de las aplicaciones prácticas, comprender cómo se controla el ritmo del desarrollo embrionario tiene el potencial de ayudarnos a comprender cómo evolucionaron las diferentes especies”, explica Briscoe
Referencia:
Teresa Rayon et al. “Species-specific pace of development is associated with differences in protein stability” Science 18 de septiembre de 2020. DOI: 10.1126/science.aba7667.
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