Estudiando peces cebra, científicos austriacos han descubierto que las células que deben emigrar para formar un embrión se orientan por sí mismas: concentran una proteína señalizadora del entorno que las lleva a concentrarse en las diferentes partes del organismo a desarrollar.
Desde el comienzo del desarrollo de un embrión, sus células deben moverse y organizarse a medida que se diferencian en tipos de células específicos. ¿Cómo “saben” hacia dónde moverse?
Se conocen bien cuáles son los movimientos celulares generales, qué células se convierten en qué y qué moléculas están involucradas en la diferenciación y la migración. Lo que no se sabe todavía es cómo actúan estos factores para guiar la diferenciación celular y los movimientos asociados.
Científicos del laboratorio de Andrea Pauli, en el Instituto de Investigación de Patología Molecular (IMP) de Viena, pueden haber dado con la respuesta: han descubierto en embriones de pez cebra cómo una pequeña proteína 'Toddler' dicta la migración de una capa de células durante la gastrulación, un paso crucial en el desarrollo temprano. Los resultados se han publicado en la revista Science Advances.
Primeros momentos
La gastrulación es uno de los primeros eventos clave durante el desarrollo de un embrión. Inmediatamente después de la fertilización, la célula que resulta de la fusión del óvulo y el espermatozoide comienza a dividirse en una masa uniforme de células indiferenciadas que, esencialmente, tienen el potencial de convertirse en cualquier parte del cuerpo, explica Jessica Stock, primera autora de esta investigación.
La gastrulación es el momento en que esta masa de células se especifica por primera vez y se separa en las tres capas distintas que constituyen el embrión. Las células se diferencian y luego migran para organizar el plan corporal futuro y para iniciar los siguientes pasos en el desarrollo.
Todo tiene lugar en el mesodermo, la capa germinal media del embrioblasto, donde se forman el esqueleto, los músculos y los órganos.
Al absorber la sustancia señalizadora Toddler distribuida inicialmente de manera uniforme, las células crean un gradiente de concentración de esta sustancia señalizadora en su entorno, que luego utilizan para orientarse.
Señal direccional
Según el estudio, el gradiente de concentración local de Toddler proporciona una señal direccional y desencadena la migración dirigida de las células mesodérmicas, que forman parte de una de las tres capas de la estructura del embrión.
A lo largo de toda esta migración, las células mesodérmicas continúan absorbiendo Toddler, estabilizando así su distribución desigual en la estructura del embrión.
En comparación con los gradientes de concentración preestablecidos por mecanismos externos (que son comunes en el desarrollo embrionario), el sesgo direccional autogenerado de esta forma es más fácil de producir y no tiene problemas con los cambios de distancia, destacan los investigadores.
Algo inusual
Toddler es una señal de quimiocinas que funciona de manera inusual, aclara Pauli, porque las células mesodérmicas autogeneran el gradiente de concentración de Toddler que necesitan para encontrar su camino.
Estas células llevan receptores especiales en sus membranas que detectan y captan a Toddler en su entorno local. Es importante destacar que estos receptores también son responsables de detectar este gradiente de concentración.
En palabras simples, estas células se comen las moléculas de Toddler que están a su alrededor, disminuyendo así la concentración local y desplazando su potencial hacia concentraciones más altas.
Niveles más altos
Los investigadores aclaran más detalles de este proceso. Antes de la gastrulación, el embrión se asienta sobre una yema grande y las células mesodérmicas que expresan el receptor surgen en el límite entre el embrión y la yema.
Debido a que las células que expresan el receptor se especifican solo en esta ubicación específica, Toddler solo será 'comido' localmente en este extremo del embrión, pero no en el otro extremo.
Este gradiente de Toddler se distribuye a continuación por todo el embrión y orientará a las células mesodérmicas para que migren a la futura cabeza del embrión con niveles más altos de ese gradiente, concluye Jessica Stock.
Referencia
A self-generated Toddler gradient guides mesodermal cell migration. Jessica Stock et al. Science Advances, 14 Sep 2022, Vol 8, Issue 37. DOI: 10.1126/sciadv.add2488
