Células madre: serás lo que debas ser

Las células madre juegan un rol fundamental en el desarrollo y mantenimiento de la vida ya que son las encargadas de renovarse -manteniendo una suerte de repositorio de células madre- y diferenciarse en los distintos tipos de células especializadas que forman un individuo, como las musculares, epiteliales o neuronales, entre otras. El equilibrio dinámico entre renovación y diferenciación debe ser preciso para que no se genere una enfermedad proliferativa como el cáncer o la pérdida de la funcionalidad de los órganos. Para entender qué factores intervienen en la definición del destino de las células madre, un grupo internacional de investigadores del que tomó parte una experta del CONICET La Plata llevó a cabo un trabajo de reciente publicación en la revista Development.

“Aún no hay un conocimiento completo sobre el funcionamiento de las células madre”, aclara Nara Guisoni, investigadora adjunta del CONICET en el Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos (IFLYSIB, CONICET – UNLP) y autora del trabajo, y detalla: “Hasta hace poco se creía que se dividían en dos células distintas: una que mantiene su identidad, y la otra diferenciada. Según ese paradigma, las células madre serían eternas, ya que su linaje celular continuaría indefinidamente. Ahora se sabe que no siempre es así. En algunas situaciones se generan dos iguales, y la definición del destino celular depende de la interacción entre ellas y con el entorno. Todavía no se conoce bien cuáles son los mecanismos involucrados en esa decisión y qué factores son importantes en el proceso”.

La experta se sumó en 2012 al grupo de Biología de Sistemas liderado por Jordi García Ojalvo de la Universidad Pompeu Fabra durante una estadía en Barcelona, España, en el marco de una beca externa para jóvenes investigadores del CONICET. A partir de allí, comenzó a trabajar en la temática tomando como modelo el intestino de Drosophila melanogaster, la comúnmente llamada mosca de la fruta, cuyo organismo tiene similitudes con otros más complejos como el de los mamíferos.

“Un mecanismo muy general para la definición del destino celular que está presente en el intestino de D. melanogaster es la inhibición lateral, en la que dos células vecinas bloquean mutuamente la producción de determinada proteína. Entonces, se genera una competencia dónde una pequeña asimetría en la concentración que cada una tenga de esa proteína es amplificada y define cuál permanece como célula madre y cuál se diferencia. Debido a eso, dos células ‘iguales’ con un mismo destino se transforman en dos distintas con destinos diferentes”, desarrolla Guisoni.

“El problema con el que nos encontramos fue que ese mecanismo de inhibición lateral no alcanzaba para explicar un dato experimental que daba cuenta de que en el intestino de D.melanogaster existían tanto pares de células con destinos diferentes como con un mismo destino, ya sea las dos células madre o ambas diferenciadas. Tenía que haber algo que generase una diversidad mayor de destinos, más allá de esa disputa que se creía se resolvía con cada una tomando un camino distinto”, comenta Guisoni.

“Hicimos distintas evaluaciones teóricas en base a un modelo matemático para la inhibición lateral y propusimos que la clave podía estar en la sensibilidad que tiene una célula respecto de otra vecina. Las proteínas que intervienen en el proceso de inhibición mutua están presentes en las membranas celulares. Entonces era posible que la variabilidad en el área de contacto entre células no diferenciadas fuera un factor que regule la definición del destino de las mismas”, puntualiza.

Para testear esa hipótesis, los científicos analizaron imágenes tridimensionales de células del intestino de D. melanogaster y pudieron medir el área de contacto. Lograron comprobar que sí había variabilidad y que la intensidad de esa interacción está relacionada con el tipo de destino que cada una tiene. “Si hay poco contacto, la señal de inhibición mutua es débil y las células no se diferencian; y en el caso contrario lo más probable es que ambas lo hagan. Nosotros mostramos que la geometría de las células, es decir la forma en la que están compactadas, tiene influencia sobre la definición de sus destinos. Así, para mantener el equilibrio en la proporción entre las células madre y las diferenciadas, además de la señalización por distintas moléculas, la forma en que están agrupadas también es un ingrediente importante”, subraya.

Para finalizar, Guisoni resalta que “lo que conseguimos es resultado de un trabajo interdisciplinario entre físicos y biólogos, en el que cada uno aportó desde su especialidad y logramos un diálogo entre modelos matemáticos y experimentos. Aunque nos dedicamos a la investigación básica, el conocimiento sobre el funcionamiento de las células madre es fundamental para futuras aplicaciones tecnológicas relacionadas a la salud”.

Por Marcelo Gisande.

Sobre investigación:

Nara Guisoni. Investigadora adjunta. IFLYSIB.

Joaquín de Navascués. Universidad de Cardiff.

Rosa Martínez Corral. Universidad Pompeu Fabra.

Jordi García Ojalvo. Universidad Pompeu Fabra.