Nueva luz sobre la gastrulación, la etapa más importante del desarrollo embrionario
La imagen muestra secciones transversales de cuatro etapas de desarrollo diferentes en el embrión temprano, desde la gastrulación (plana) hasta el final de la neurulación. Inesperadamente, el estudio reveló que las células madre que tienen una firma pluripotente, que se visualizan en amarillo, se encuentran en todo el ectodermo en desarrollo hasta la etapa de cierre del tubo neural, cuando se restringen a las células de la cresta neural en la parte superior del tubo neural. Imagen: Laboratory Kerosuo (Ceren Pajanoja)

Considerada como la etapa más importante de la vida, la gastrulación ha sido objeto de un innovador estudio de la Universidad de Helsinki (Finlandia), en el que arrojan luz sobre esta etapa del desarrollo embrionario. Recuerdan que una gran proporción de abortos espontáneos tempranos se deben a una gastrulación fallida.

Los investigadores finlandeses, dirigidos por Laura Kerosuo, de la Universidad de Helsinki, eligieron Nature Communications para difundir su estudio.

En él recuerdan que, cuando el cigoto, o el óvulo fertilizado, comienza a desarrollarse, la masa celular interna que pronto se formará, un grupo de células que eventualmente se convertirá en el individuo, conserva su potencial de célula madre pluripotente durante las primeras semanas.

En otras palabras, cada célula de este grupo tiene la capacidad de formar un individuo completamente nuevo y todos los centenares de clases de células diferentes que el cuerpo humano necesita. El potencial de las terapias con células madre se basa en esta pluripotencia de las células embrionarias tempranas.

La gastrulación es una etapa crucial en el desarrollo embrionario en la que esta pluripotencia se pierde cuando las capas germinales del embrión (ectodermo, mesodermo y endodermo) y los tres ejes corporales del cuerpo en desarrollo (anterior y posterior, dorsal y ventral, izquierdo y derecho) se unen.

Estos científicos han descubierto que, después de todo, el ectodermo, una de las capas germinales, no pierde su pluripotencia en la gastrulación. También responde a la antigua pregunta planteada por los biólogos del desarrollo sobre cómo la cresta neural, que se origina en el ectodermo durante el desarrollo embrionario, tiene un potencial de células madre tan excepcionalmente alto.

Gastrulación y células madre

Después de la gastrulación, la cresta neural se convierte en una gran cantidad de células que forman diversas partes del cuerpo. Entre los tejidos derivados de la cresta neural figuran células pigmentarias de la piel, todo el sistema nervioso periférico, los huesos de la cara y el cuello, partes del corazón y varios tipos de células productoras de hormonas (en la práctica, tipos de células) cuya diferenciación de una sola capa germinal debería ser imposible.

La doctora Laura Kerosuo, responsable de la Unidad de Enfermedades y Desarrollo de la Cresta Neural de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de Estados Unidos, hace hincapié en que estos hallazgos “arrojan luz sobre la cadena de acontecimientos en el desarrollo embrionario temprano. Indican que la etapa de expresión de los genes de las células madre, necesarios para la producción de células madre pluripotentes, continúa a lo largo del ectodermo, casi hasta que se completa el tubo neural, un precursor del sistema nervioso central. También indican una plasticidad mucho mayor de lo que se pensaba en el proceso de determinación del destino celular que ocurre en el ectodermo”.

Una técnica de imágenes de alta resolución, capaz de analizar células individuales, ayudó a los investigadores en este descubrimiento. Cabe recordar que, antes, este equipo desarrolló esta técnica para el análisis simultáneo de la expresión de varios genes, que modificaron aún más en este estudio para permitirles monitorear la situación de células madre individuales en el ectodermo en diferentes etapas de desarrollo después de la gastrulación.

Ceren Pajanoja, de la Universidad de Helsinki y miembro del equipo, asegura que “con esta técnica precisa y eficaz, se pueden identificar perfiles celulares in situ en el tejido original”. Se puede aplicar para, por ejemplo, comparar tejido sano y enfermo.

Cresta neural

Los trastornos que se originan en la cresta neural representan, aproximadamente, una cuarta parte de todos los trastornos congénitos del desarrollo. Ahora, con este estudio, los expertos entienden mejor los mecanismos patogénicos de las neurocristopatías, para también identificar los defectos genéticos que las causan ya en las primeras etapas del embarazo.

Entre los cánceres que se originan en la cresta neural, figuran el melanoma y el neuroblastoma, una enfermedad a menudo mortal en los bebés, que el grupo de investigación de la doctora Kerosuo también investiga desde la perspectiva del desarrollo de la cresta neural.

Este trabajo lo financió el Consejo de Investigación de Finlandia, las Fundaciones Sigrid Jusélius, Väre para la Investigación del Cáncer Pediátrico y Emil Aaltonen, así como el Programa de Investigación Intramuros del Instituto Nacional de Investigación Dental y Craneofacial (NIH/NIDCR) de Estados Unidos.

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