ADespués de sufrir una lesión o una amputación, las células de un organismo deben determinar cuánto tejido necesita regenerarse y dónde, pero sigue siendo un misterio cómo saben dónde crecer. “Es una pregunta clásica en la regeneración de extremidades de salamandras o de aletas de peces, o se puede aplicar a casi cualquier tipo de regeneración. ¿Cómo sabes cuánto volver a crecer, qué forma debe tener y cuándo detenerse? dicho Ken Possbiólogo de regeneración de la Universidad de Wisconsin-Madison. Aunque está bien documentado que muchos organismos se regeneran a través de memoria posicionalel proceso mediante el cual las células recuerdan sus identidades espaciales de desarrollo y utilizan esa información para restaurar el tejido correctamente, los científicos aún están reconstruyendo los mecanismos.1
A los killis africanos les puede volver a crecer la cola después de una amputación gracias a reguladores celulares de la memoria posicional.
Instituto Stowers de Investigación Médica
En un trabajo publicado en iCienciaun equipo de investigación dirigido por el biólogo molecular alejandro sanchez alvarado en el Instituto Stowers de Investigación Médica recurrieron a la secuenciación de ARN unicelular para identificar los objetivos involucrados en la memoria posicional.2 Investigaron cómo la posición de la amputación influye en la regeneración de las aletas caudales en los killis africanos (Nothobranchius furzeri) e identificaron un estado celular en la epidermis basal que se amplifica transitoriamente según la distancia de amputación del cuerpo. También encontraron componentes de la matriz extracelular (MEC) que gobiernan la capacidad regenerativa y evidencia de que la tasa de crecimiento puede desvincularse de la posición de amputación.
Los investigadores comenzaron investigando la conexión entre la posición de amputación de las aletas y la velocidad de regeneración del apéndice. “Si cortas sólo una pequeña astilla en el extremo final de la aleta caudal, se regenerará muy bien. Si lo cortas más cerca del tronco del pescado, más cerca del cuerpo del pescado, tardará un poco más”, dijo Sánchez Alvarado. “Queríamos ver si podíamos arrojar algo de luz celular y molecular sobre este proceso de desarrollo”.
Sánchez Alvarado y su equipo encontraron cambios transcripcionales menores cuando compararon las células que quedaron después de la amputación distal versus proximal, pero la mayor diferencia fue en la abundancia del estado celular. Identificaron un nuevo estado de células epidérmicas basales exclusivo del tejido en regeneración, que aparecía en mayor abundancia después de la amputación más cerca del cuerpo. Esta subpoblación que los investigadores describieron como un estado celular activado por regeneración transitoria (TRACS) mostró un enriquecimiento genético para modificadores de la ECM y vías de morfogénesis embrionaria. Además, cuando los investigadores eliminaron un marcador TRACS y un modificador de ECM llamado sequestosoma 1 (sqstm1) usando CRISPR-Cas9, observaron una mayor capacidad regenerativa exclusivamente en lesiones distales, lo que sugiere que las tasas de regeneración pueden modificarse independientemente de la posición de la amputación si se apuntan a las vías correctas.
“El campo no tiene muchos objetivos para lo que podría ser el control de la posición durante la regeneración”, dijo Poss, que investiga procesos similares en modelos de pez cebra y que no participó en el estudio. “Este estudio requirió mucho trabajo, mucha infraestructura y creo que es interesante. Creo que es un gran recurso para el campo, no solo lo que mostraron, sino también una gran cantidad de datos, y podemos usarlos”.
Además de identificar un nuevo TRACS involucrado en la memoria posicional, el equipo de investigación de Sánchez Alvarado observó que la amputación de la aleta caudal también desencadenaba una respuesta transcripcional relacionada con la regeneración en las células epiteliales de la aleta dorsal no cortadas, lo que genera más preguntas para el futuro. “Lo interesante fue que en un período de tiempo muy corto, esa respuesta se disipó hasta el punto en que era indetectable en la aleta dorsal, pero se mantuvo en la cola, lo que sugiere que realmente existen mecanismos para detectar lesiones y para detectar lesiones. el alcance de la lesión”, dijo Sánchez Alvarado. “Creo que los genes probablemente estén ahí en el perfil de expresión que definimos. Pero ahora necesitamos comenzar a establecer relaciones de causa y efecto, jerarquías de interacciones, etc., y eso será parte del trabajo futuro en el laboratorio”.