LA VITAMINA A PARTICIPA EN EL DESARROLLO DE LOS BRAZOS

Fuente: CSIC

El Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha descubierto cuál es el mecanismo que activa y estimula el desarrollo de las extremidades en el embrión. Este proceso se dirige a través de la señalización de tres compuestos químicos, entre los que se encuentra el ácido retinoico, un derivado de la vitamina A. El hallazgo se presenta en dos investigaciones publicadas hoy en la revista Science.

Desde que un óvulo es fecundado hasta que el embrión adquiere su fisiología completa, las células se van multiplicando y especializando para dar lugar a los diferentes órganos y tejidos del organismo. Aunque muchos de los mecanismos que regulan estos procesos siguen siendo una incógnita, la investigadora del Instituto de Biomedicina y Biotecnología de Cantabria (centro mixto del CSIC, la Universidad de Cantabria y la Sociedad para el Desarrollo de Cantabria) responsable de las investigaciones, Marian Ros, comenta: “Había dos hipótesis que explicaban el fenómeno y nosotros hemos logrado comprobar una de ellas y descartar la otra”.

El equipo de Ros ha analizado el desarrollo del eje próximo-distal (que en humanos se extiende desde el hombro hasta la mano) en embriones de pollo. “La ventaja de los pollos es que puedes hacer un agujero en la cáscara del huevo y observar el proceso en tiempo real”, asegura la investigadora.

La primera hipótesis se apoya en la idea de que las propias células de la extremidad están autoprogramadas para comenzar el proceso en un ambiente favorable. En este momento las células comenzarían a crear la extremidad desde su parte más proximal, el húmero, hasta la más distal, los dedos. La segunda hipótesis postula que el conglomerado de células encargadas de llevar a cabo el desarrollo se activan y trabajan bajo las órdenes de una señalización concreta del organismo.

Al inicio del desarrollo, la extremidad se muestra como un abultamiento en el torso que representa el conglomerado de células responsables del proceso. El equipo de Ros ha extraído estos corpúsculos, los ha sometido a diferentes circunstancias en cultivo y los ha vuelto a reinsertar en el embrión para determinar cuál de las dos hipótesis es la correcta.

“Si estas células estuvieran autoprogramadas para desarrollar la extremidad, el tiempo en cultivo contaría, y una vez reinjertadas no serían capaces de formar una extremidad completa sino sólo la parte más distal, ya que su programa habría avanzado durante el periodo en cultivo”, explica Ros.

Uno de los dos trabajos se ha dirigido a identificar los factores que permiten mantener la capacidad progenitora de las células en cultivo, y el otro, que esa capacidad depende de las señales presentes en el sitio de implantación. Las células que pueden formar la extremidad completa no lo hacen si no reciben la señalización adecuada, como ocurre cuando son injertadas en lugares extraños como la cabeza del embrión.

La receta de un brazo

Para comprobar que las células están sujetas, por tanto, a un mensaje concreto, primero es necesario descubrir cuáles son los ingredientes que componen esa señal. La investigadora explica: “Para encontrar los compuestos correctos utilizamos aquellos que ya habían sido relacionados con el proceso en otras investigaciones previas”. Así, el equipo de Ros concluye que la señal necesaria para activar el proceso de desarrollo se compone de un derivado de la vitamina A -el ácido retinoico- factores de crecimiento fibroblástico (FGF, de sus siglas en inglés) y de la proteína Wnt3-a (WNT).

Estos tres compuestos forman la receta necesaria para mantener la capacidad de las células de formar todo el eje próximo-distal. Las células sometidas a esta señalización durante dos días en cultivo fueron capaces de completar la extremidad de forma prácticamente perfecta cuando se reimplantaron en el embrión. La ausencia de alguno de ellos provoca que el eje sólo se desarrolle de forma parcial.

“Este tipo de señalización está implicado en la formación de otros componentes del cuerpo y, si no sabemos cómo actúa, no podremos entender cómo se malforman ni cómo desarrollan enfermedades”, explica la investigadora del CSIC, y concluye: “Nuestro descubrimiento es un tímido avance que algún día podría servir para la fabricación de órganos y extremidades”.

Ros y su colaboradora Marian Fernández, la también investigadora del Instituto de Biotecnología y Biomedicina de Cantabria, han contado con la colaboración de un equipo de la Escuela de Medicina de la Universidad de Harvard (EEUU) y otro del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares.

Alberto Roselló Díez, María A. Ros, Miguel Torres. Diffusible Signals, Not Autonomous Mechanisms, Determine the Main Prosimodistal Limb Subdivision. Science. DOI: 10.1126/sciencie.1199489.
Kimberly L. Cooper, Jimmy Kuang-Hsien Hu, Derk ten Berge, Marian Fernández Terán, María A. Ros, Clifford J. Tabin. Initiation of Proximal-Distal Pattering in the Vertebrate Limb by Signals and Growth. Science. DOI: 10.1126/sciencie.1199499