El elemento adecuado en el momento justo

Por Valeria Levi*

Una pregunta muy importante en el campo de desarrollo embrionario es en qué momento del desarrollo las células que componen el embrión de mamíferos comienzan a ser diferentes entre sí y cómo estas diferencias influencian el destino de las células hijas, es decir de la progenie.

Hasta la actualidad, se planteaban dos modelos aparentemente contradictorios para explicar cuándo y cómo se toma la primera decisión de diferenciación entre dos poblaciones: aquellas que darán lugar al embrión y aquellas que generarán los tejidos extraembrionarios, como los que formarán parte de la placenta.

El modelo clásico asevera que las células son idénticas hasta que perciben entornos distintos y esto ocurre aproximadamente cuando el embrión ya tiene entre 16 y 32 células. Sin embargo, recientemente, se propuso que existen ciertas heterogeneidades entre las células en estadios aún más tempranos y que éstas determinan distintos destinos para la progenie.

Discriminar entre estos modelos es muy importante para comprender cómo es el proceso de diferenciación celular y entender, por ejemplo, las causas de ciertas fallas tempranas en embarazos, optimizar la manipulación de embriones para fertilización in vitro y contribuir al diagnóstico genético previo a la implantación. Asimismo, una mayor comprensión del proceso de diferenciación contribuirá también a la futura aplicación de las células madre en el área de la medicina regenerativa.

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El gran problema para responder esta pregunta es que la metodología que se empleaba para observar proteínas u otros componentes en el interior de las células requería destruir el embrión. De esta forma, si se detectaba alguna diferencia entre las células, no podía determinarse si era importante para el desarrollo posterior del mismo.

En el caso del desarrollo embrionario, sabemos que el prendido y apagado de determinados genes en cada célula define la función que tendrá la progenie. Este prendido y apagado depende de la unión de proteínas denominadas factores de trascripción (TFs) a sitios específicos en el ADN.

En nuestro trabajo usamos como modelo embriones de ratón (que son muy similares a los humanos) para analizar cuándo los TFs se unen al DNA en las células que componen el embrión. Para esto usamos técnicas avanzadas de microscopía de fluorescencia que nos permiten estudiar moléculas en forma individual, es decir, una por una. De esta forma podemos explorar el movimiento de los TFs en el interior de los núcleos celulares. Si los TFs se encuentran libres presentan cierta movilidad y se retrasan al unirse al DNA. A partir de estos datos pudimos deducir la población relativa de TFs unida al DNA, diferenciándola de los que están libres y el tiempo medio en el cual se mantiene la interacción. La gran ventaja de este método es que es muy poco invasivo y nos permite realizar el estudio en cada una de las células que componen el embrión vivo y observar posteriormente la evolución del mismo.

Nuestros resultados muestran que cuando el embrión está formado tan sólo por 4 células ya existen diferencias en la interacción con el ADN de un TF clave para el desarrollo, como es el caso de Sox2. Además, determinamos que estas diferencias se relacionan con modificaciones estructurales en la cromatina (conformada por ADN y proteínas asociadas) en ese estadio. Pudimos observar que aquellas células en las cuales el factor Sox2 presenta mayor interacción con el ADN contribuyen en mayor medida a la masa celular interna que posteriormente dará lugar al embrión.

Estas importantes evidencias sugieren que existen diferencias intercelulares cuando el embrión está compuesto por tan sólo 4 células y que estas diferencias determinan la función que cumplirán las células hijas en embriones más desarrollados.