Acordes de la Sinfonía del Desarrollo

Felipe Aizpun

Evolution News & Views

El desarrollo embrionario se despliega como si de una sinfonía se tratara y los miembros de la orquesta fuesen los diferentes genes que son activados y desactivados a lo largo del proceso. Cada músico debe tocar su parte en el momento preciso y de forma exacta, de otro modo el delicado equilibrio de activar o desactivar señales sería quebrantado, con resultados catastróficos. Los científicos han ido descubriendo una capa tras otra de una complejidad que parece apuntar a una sinfonía de procesos cuya orquestación no puede menos de parecer haber sido diseñada.

Uno de los muchos misterios del desarrollo embrionario es el proceso que convierte las células madre en otro tipo de células. Durante las primeras etapas del desarrollo el embrión está compuesto por células madre altamente versátiles. Estas células han provocado un gran interés de los investigadores. Por su habilidad para convertirse en cualquier tipo de célula en el cuerpo se las describe como pluripotentes.

Estas células se diferencian de las células madre adultas por su nivel de versatilidad (o diferenciación). Las células madre adultas, como las que reponen glóbulos rojos o blancos en la sangre, o las que reponen las células en la piel, sólo pueden devenir células de uno o dos tipos cuando están desempeñando sus funciones normales en el cuerpo.

Las células madre embrionarias (CME), sin embargo, producen todos los tipos de célula habidas en el cuerpo. Los científicos han descubierto algunos de los factores que pueden causar que las células madre adultas puedan regresar a un estado de células pluripotentes. Esto se ha conseguido, por ejemplo, con células madre de la piel inducidas a pluripotentes. Las implicaciones éticas de la investigación con células madre embrionarias humanas está fuera del alcance de este artículo, pero se trata de un tema polémico tanto a nivel de los medios de comunicación como a nivel político.

Investigadores del Whitehead Institute y del MIT han publicado un trabajo identificando a la LSD1 (histona demetilasa específica para lisina) como un factor importante para desactivar la pluripotencia de las células madres y preparar la célula para recibir instrucciones para su nueva identidad como célula de un tipo particular (p.ej. célula nerviosa, célula sanguínea, etc.) Dice el artículo de “Nature”:

Proponemos que el complejo LSD1-NuRD neutraliza los intensificadores del programa pluripotencial durante la diferenciación celular lo que es esencial para la silenciación completa del programa de expresión genética de la CME y su transición al nuevo estado celular.

Los autores estudiaron el desarrollo de las células madre embrionarias en ratones y el complejo LSD1-NuRD en particular. La remoción o la inhibición del factor LSD1 producía la muerte de la célula durante el proceso de diferenciación pero no quedaba claro qué es exactamente lo que ocasionaba tan crítico resultado en la célula.

La pervivencia de una CME no depende del la LSD1 pero sin ella la célula madre muere durante la etapa de diferenciación. Otros estudios han mostrado que las células en las que la LSD1 había sido silenciada fallaban en su correcta transición de células madre embrionarias a un tipo particular de célula, lo que indicaba que la LSD1 debía de ser un elemento clave en esta transición de célula madre pluripotente a célula específica. Mientras que los genes concretos que provocan la transición habían sido activados los genes que debían de haber sido desactivados no lo fueron. Los genes que informan a la célula de su carácter pluripotente no habían sido completamente silenciados.

Esto es como empezar el segundo movimiento de la sinfonía mientras la sección de cuerdas está todavía tocando el primero. Más que una transición suave en la que unos instrumentos se callan y otros empiezan, resulta un ruidoso desconcierto. El proceso se frustra y la célula muere.

Otros estudios mostraron que la LSD1 se asocia con las proteínas NuRD, que son necesarias para la normal diferenciación celular. Mientras que la NuRD no es necesaria para el normal funcionamiento de las CME, las células de este tipo que carecían de NuRD mostraban un incompleto proceso de conversión en otro tipo de células. Whyte et al. mostraron que las LSD1 y las NuRD interactúan como un complejo que silencia un “programa” celular para que un nuevo “programa” pueda ser activado.

Los autores proponen un modelo bastante complicado para explicar cómo las LSD1-NuRD hacen su trabajo y activan los genes apropiados en el momento preciso. El complejo interactúa con un par de proteínas clave utilizadas en el desarrollo, y sin la presencia del complejo LSD1-NuRD la cadena de eventos que conduce a la célula a su conversión se rompe. La funcionalidad de desmetilación de las LSD1 necesita ser activada en el momento adecuado mediante factores reguladores para silenciar la programación pluripotente.

El desarrollo embrionario es un proceso asombroso que parece acontecer de forma “automática”. El programa está presente para desarrollar al embrión como un organismo. Mientras que la biología evolutiva puede explicar los muchos y pequeños cambios que ocurren en organismos plenamente desarrollados en respuesta a presiones ambientales, no puede justificar el origen de un proceso que presenta todas las trazas de tener un resultado final preconcebido.

Los tiempos de cada etapa son demasiado precisos y la complejidad es demasiado intrincada para asumir que estos procesos son la simple acumulación fortuita de cambios en los genes reguladores. Cada gen hace su papel en un momento preciso, y como en una sinfonía, cada uno es activado y silenciado a su turno de manera que el resultado final es un gran logro de un esfuerzo orquestado que sólo podría haber sido originado por diseño.

* Publicado originalmente con fecha 6 de Febrero de 2012 en Evolution News & Views (Traducción, Felipe Aizpún)

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