Un viaje en el tiempo en la regeneración

En el humano hay tejidos que se regeneran, como por ejemplo el hígado -esa es la base por la cual se puedan usar donantes vivos-, la piel, los pelos y las uñas. En la naturaleza hay ejemplos más radicales como la hidra, un animal al que se le puede cortar la cabeza y le vuelve a crecer, o la planaria, una especie de gusano que da origen a varios individuos a partir de pedazos de uno solo.

El mecanismo por el que se producen estas regeneraciones fue estudiado por un grupo de científicos, entre quienes está Osvaldo Chara, investigador independiente del CONICET y director grupo SysBio en el Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos (IFLYSIB, CONICET-UNLP), a partir del axolote, un animal al que se le cercenan las patas o la cola y estas vuelven a desarrollarse en poco tiempo.

Los resultados de la investigación, publicada y resaltada en la revista científica eLife, demostraron el porqué de esta regeneración y pusieron al descubierto que después del corte de la cola se activa una cascada de señales que ordenan a las células a volver a un estado similar al que tuvieron durante el desarrollo, es decir en la etapa embrionaria.

“Se trata de genes que actúan en la formación del individuo y que están, de alguna forma, dormidos cuando es adulto, pero cuando cortás el tejido los despertás de forma que vuelven a comportarse -se expresan- como si estuvieran en el desarrollo”, explica Chara.

Los investigadores observaron que la cola y la médula espinal del individuo, ya adulto, vuelven a crecer hasta alcanzar el tamaño y la madurez que tenían al momento de cortarse. Esto ocurre porque son influenciados por patrones químicos similares a los que estaban expuestos cuando se desarrollaron por primera vez.

El científico explica que la novedad es que encontraron cascadas de moléculas químicas que pertenecen a lo que se llama plannar cell polarity pathway (PCP, o vía de la polaridad de células planares, en español) que actúan de dos modos. Por un lado “producen que todas las células, individual y colectivamente, se orienten en cierta manera dentro del tejido, algo similar a lo que ocurre en la piel humana o en el crecimiento de los pelos; y por otro ordenan que se dividan de una u otra manera”.

¿Sobre qué actúa esta cascada de señales? Lo hacen sobre una suerte de células de reserva que se encuentran en el tejido del animal, las llamadas stem cells -o células madre- que son, a su vez, las que emiten estas cascadas de señales. Se produce entonces un gradiente de moléculas -distintas concentraciones de estas en el espacio- que le marca a estas células madres qué tienen que hacer.

Un camino que pueden tomar es dividirse de manera simétrica, o sea que de una stem cell surjan dos células iguales a la que les dio origen. El otro camino es la reproducción asimétrica, es decir, que se genere una stem cell y una célula ya diferenciada: en este caso una neurona.

Además el PCP pathway les indica a ese conjunto de células que deben regenerar la cola cortada, en qué dirección debe dividirse, cómo orientarse y cómo posicionarse una respecto de la otra.

Durante la investigación se trabajó con axolotes del tipo Ambystoma mexicanun, a los cuales se les cortó la cola y se observó qué pasaba en dos situaciones: una con el PCP pathway activo, y otra con esta cascada de señales alterada.

El resultado fue que sin la maquinaria que orienta a las células y les ordena cómo reproducirse, la cola del animal creció en forma anormal, con una extensión menor a la que tenía previamente. La conclusión es que la cascada de PCP orienta y acelera las divisiones celulares durante la regeneración de la medula espinal del axolote.

Todos estos mecanismos del tipo cascadas de señales son similares a los que se describen en el crecimiento de los embriones, en época de desarrollo, y como explica el investigador en el caso estudiado “las stem cells están en un estado quiescente, y de pronto activan un patrón como el de la etapa de desarrollo embrionario, es decir es como si volvieran atrás en el tiempo”.

Otro punto interesante es que en los experimentos realizados, al inhibir la acción del PCP pathway, las células no solo pierden la orientación y la guía de cómo crecer, sino que también generan células nerviosas antes de tiempo. En el caso normal del crecimiento de la cola y la médula espinal, el PCP activo inhibe la formación de neuronas en los primeros días. Entender cómo se produce esta generación de neuronas, explica Chara, podría generar en un lejano futuro algún tipo de reversión en las llamadas enfermedades neurodegenerativas.

Poner al descubierto la mecánica precisa que funciona en estos casos de regeneración fallidos podría usarse en la restitución de la función de neuronas dañadas. “¿Tenemos este tipo de genes? Sí. La pregunta es cómo los despertás”, concluye.