Las células madre embrionarias se especializan sorprendentemente pronto

Investigadores del Instituto Francis Crick han identificado el momento en que las células madre embrionarias humanas se comprometen irreversiblemente a especializarse.

Nuestra historia biológica se remonta a un pequeño grupo de células llamadas células madre embrionarias que, mediante la división celular, dan lugar a células que se especializan para desempeñar una función específica en el organismo, un proceso conocido como diferenciación.

Entender cuándo y cómo se especializan las células madre embrionarias permite comprender la diferenciación saludable y cómo las células "recuerdan" qué tipo de célula son. Este proceso puede fallar en el cáncer, cuando las células "olvidan" su identidad y se transforman en el tipo equivocado.

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Como parte de la investigación, publicada en Cell Stem Cell, los científicos de Crick descubrieron que las células madre embrionarias se diferencian inesperadamente pronto, comprometiéndose irreversiblemente a convertirse en cada uno de los más de 200 tipos celulares del organismo.

Demostraron que esto se debía a la activación de un pequeño grupo de genes recientemente identificados, a los que denominaron "genes de compromiso temprano".

Trabajando con células madre y modelos matemáticos, hemos identificado una nueva clase de genes responsables de regular una de las etapas más tempranas del desarrollo humano.

Una vez activados estos genes, es cuestión de minutos que las células se comprometan plenamente con la diferenciación. La velocidad de este proceso es increíblemente sorprendente, sobre todo si se tiene en cuenta que los primeros signos de diferenciación, es decir, el desarrollo de las primeras capas germinales del embrión, tardan unos tres días. Estas capas acaban dando lugar, semanas más tarde, a todos los tejidos del feto en crecimiento".

Silvia Santos, autora y jefa de grupo en el Laboratorio de Biología Celular Cuantitativa del Crick

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Los investigadores se centraron en un gen de compromiso temprano, denominado GATA3. Cuando este gen se activaba experimentalmente en el laboratorio, las células madre embrionarias se comprometían rápidamente a la diferenciación. En cambio, cuando se suprimía este gen, el proceso era lento y no terminaba de funcionar.

"GATA3 es crucial para la diferenciación saludable y oportuna de las células madre. Una vez activado, este gen desencadena un bucle de retroalimentación positiva que le ayuda a mantenerse activo. A su vez, esto garantiza que las células permanezcan diferenciadas y no vuelvan al estado de células madre", explica Alexandra Gunne-Braden, coautora principal y postdoctoranda en el Laboratorio de Biología Celular Cuantitativa del Crick.

En esta investigación se utilizaron células madre extraídas de embriones donados por personas sometidas a fecundación in vitro. Los embriones donados no eran necesarios en el curso de su tratamiento de fertilidad y, de otro modo, habrían sido destruidos.

"El momento en que las células madre embrionarias comienzan a especializarse es una cuestión fundamental y, hasta ahora, sin respuesta", prosigue Silvia Santos.

"Es importante que sepamos más sobre este tema, ya que la función saludable de las células se basa en el proceso de cómo éstas adquieren y recuerdan su identidad durante el proceso de diferenciación. Esta valiosa visión del desarrollo humano temprano podría abrir nuevas vías de investigación de las enfermedades que se producen cuando este proceso va mal."