TÉCNICAS QUE PERMITEN SEGUIR A DETALLE EL DESARROLLO EMBRIONARIO
21 diciembre, 2018
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Un embrión de pez cebra en una etapa temprana de desarrollo. Los marcadores fluorescentes resaltan las células que expresan genes que ayudan a determinar el tipo de célula en que se convertirán. Foto: Jeffrey Farrell, Schier Lab/Harvard University.
El avance de 2018 para Science.
Fuente: AMC
Un trío de técnicas que en conjunto permiten rastrear el desarrollo de un embrión con un detalle sorprendente y determinar qué genes se activan y desactivan a medida que pasa el tiempo, es el avance de 2018 para la revista Science, de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia (AAAS), publicada el 20 de diciembre. Diversas publicaciones revelaron cómo se forman los órganos y extremidades de gusanos planos, peces cebra y ranas, gracias a los avances que han permitido aislar miles de células intactas de organismos vivos, secuenciar de manera eficiente el material genético mediante el uso de computadoras, así como etiquetar células para reconstruir sus relaciones en el espacio y el tiempo con la tecnología CRISPR.
La secuenciación de ácido ribonucleico (ARN) de célula única o ARN-Seq de célula única, es la combinación de técnicas con las que se pueden aislar miles de células individuales y secuenciar el material genético de cada una de ellas, a fin de entender qué ARN se está produciendo en cada célula en ese momento. Como las secuencias de ARN son específicas de los genes que las produjeron, los investigadores pueden ver qué genes están activos. El año pasado, un grupo de investigación usó ARN-seq de célula única, para medir la actividad de un gen en 8,000 células extraídas en un momento determinado de embriones de la mosca de la fruta. Casi al mismo tiempo, otro equipo realizó un perfil de la actividad genética de 50,000 células en una etapa larvaria del nematodo Caenorhabditis elegans. Los datos indicaron qué proteínas, llamadas factores de transcripción, guiaban a las células para diferenciarse en tipos especializados, detalla Elizabeth Pennisi, autora del artículo “Desarrollo célula a célula”.
En 2018, de acuerdo con la publicación, otro desarrollo relevante fue realizar estudios más extensos en organismos vertebrados, en diferentes puntos de tiempo que revelaban el encendido y apagado de conjuntos de genes. Un estudio descubrió cómo un huevo de pez cebra fertilizado da lugar a 25 tipos de células; otro controló el desarrollo de ranas a través de las primeras etapas de la formación de órganos, y determinó que algunas células comienzan a especializarse antes de lo que se pensaba. Algunos animales pueden regenerar extremidades, órganos e incluso el cuerpo entero. Dos grupos estudiaron los patrones de expresión génica de los gusanos planos acuáticos, después de haberles cortado pedazos. Descubrieron nuevos tipos de células y trayectorias de desarrollo que surgieron a medida que cada pieza se transformaba en un individuo completo.
Otro equipo rastreó los genes que se activaban y desactivaban en los axolotes, salamandras endémicas de la Ciudad de México, que habían perdido un miembro. Encontraron que algunos tejidos de las extremidades maduras volvieron a un estado embrionario e indiferenciado, y luego se sometieron a una reprogramación celular y molecular para construir la nueva extremidad. “Al diseñar marcadores en las primeras células embrionarias, los investigadores ahora pueden rastrear las células y su progenie en los organismos vivos. Otros equipos han aprovechado la técnica de edición de genes llamada CRISPR para marcar los genomas de células individuales con identificadores únicos de códigos de barras, que luego se transmiten a todos sus descendientes. CRISPR puede crear nuevas mutaciones en las células de la progenie mientras conserva las mutaciones originales, lo que permite a los científicos rastrear cómo los linajes se ramifican para formar nuevos tipos de células”.
Aunque esas tecnologías no se pueden usar directamente en el desarrollo de embriones humanos, ya se han dado pasos. Un consorcio internacional llamado Atlas de células humanas trabajó durante 2 años en identificar cada tipo de célula humana, dónde se encuentra cada tipo en el cuerpo y cómo las células trabajan juntas para formar tejidos y órganos. En otro proyecto se han identificado los tipos de células renales, incluidas los que tienden a volverse cancerosos. Una iniciativa ha revelado la interacción entre las células maternas y fetales que permiten que el embarazo continúe. Una colaboración de 53 instituciones y 60 empresas en toda Europa, llamada Consorcio LifeTime, propone aprovechar el RNA-seq de célula única, en un esfuerzo múltiple para comprender qué sucede célula por célula a medida que los tejidos avanzan hacia el cáncer, la diabetes y otras enfermedades. Por todo esto, es que la revista de ciencia considera que la revolución unicelular apenas comienza.
