Una nueva investigación de expertos de la Institución Carnegie, en Estados Unidos, demuestra que las células jóvenes, las que acaban de nacer de células madre, las células progenitoras, deben pasar por un proceso de desarrollo en el que están implicados genes específicos antes de poder participar en las interacciones que subyacen en el desarrollo celular normal y mantener los tejidos del organismo en correcto funcionamiento. En concreto, encontraron que estas células aprenden a comunicarse mediante el uso del gen lsd1.
Los autores de este trabajo, cuyas conclusiones se publican en Genes and Development, explican que la forma en que las moléculas que empaquetan los cromosomas de una célula se organizan con el fin de controlar la actividad del gen, es decir, el 'estado epigenético' de la célula, es fundamental para entender los hallazgos de este estudio. Para los biólogos Allan Spradling y Ming-Chia Lee, los cambios en este estado epigenético explican en última instancia cómo se alteran las propiedades de las células durante la maduración de los tejidos.
'En resumen, los cambios epigenéticos en una célula en desarrollo son una reminiscencia de los cambios aprendidos que experimenta el cerebro durante la infancia', explica Spradling. 'Del mismo modo que sigue siendo difícil delinear exactamente qué sucede en el cerebro de un niño a medida que aprende, todavía es más difícil de medir con precisión los cambios epigenéticos durante el desarrollo celular. No se pueden obtener suficientes células que estén precisamente en el mismo estado para que los científicos mapeen las moléculas específicas en lugares cromosómicos concretos', añade.
Lee y Spradling aprovecharon herramientas genéticas disponibles en la mosca de la fruta para superar estos obstáculos y ofrecer una nueva visión de la epigenética del desarrollo celular. Usando una variedad de herramientas y técnicas, se centraron en células del ovario de la mosca de la fruta y fueron capaces de identificar un gen específico llamado Isd1 que se necesita para que las células progenitoras de folículos ováricos maduren a su ritmo normal.
Los investigadores vieron que la cantidad de la proteína que está codificada por este gen, Lsd1, que está presente en los folículos progenitores disminuye a medida que las células se acercan a la diferenciación. Es más, el inicio de la diferenciación podría ser desplazado por el cambio de los niveles de la proteína Lsd1 presentes. Así, dedujeron que la diferenciación se produce cuando los niveles de Lsd1 caen por debajo de un umbral crítico y que esto probablemente corresponde a cuando los genes se pueden expresar de forma estable.
'El momento de la diferenciación es muy importante para el desarrollo normal, destaca Lee. El inicio de la diferenciación determina cuántas veces se dividen los progenitores e, incluso, pequeñas perturbaciones en los niveles de Lsd1 cambiaron el número de células del folículo que se produjeron en última instancia, lo que redujo la función ovárica'.
Anteriormente, se pensaba que los progenitores de células del folículo empezaban a diferenciarse sobre la base de una señal externa que recibían de otro tipo de células de ovario conocidas como células germinales. Lee y Spradling encontraron que aunque esta señal de células germinales era esencial, ya se envía regularmente incluso antes de que los progenitores respondan. En cambio, fue el cambio de la Lsd1 que medió en su estado epigenético el que marcó el tiempo en el que las células progenitoras comenzaron a responder a la señal y a diferenciarse. Una vez que se vuelven competentes, las células del folículo diferenciadas se comunican ampliamente con sus vecinas y siguen haciéndolo durante toda su vida.
Como suele ser el caso en la investigación biológica básica, las moléculas y los mecanismos estudiados aquí se encuentran en la mayoría de los animales multicelulares y, por lo tanto, las conclusiones de los investigadores se pueden aplicar ampliamente en todo el reino animal, incluyendo los seres humanos.
Además, la importancia de esta investigación para la comprensión de cómo los cromosomas animales cambian durante el desarrollo normal puede también ayudar a aclarar las alteraciones en el estado epigenético que tienen lugar en algunos tipos de cáncer. Una minoría de las células en dichos cánceres comienzan a expresar altos niveles de Lsd1 y comportarse como progenitores indiferenciados.
'El estudio de la diferenciación celular del folículo en la mosca de la fruta nos puede enseñar a un nivel más profundo qué está haciendo Lsd1 en ambos progenitores, normales y cancerosos', agrega Lee.