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Científicos chileno y austriaco investigan con peces cebra cómo se construyen las estructuras del organismo humano

por 9 mayo, 2019

Científicos chileno y austriaco investigan con peces cebra cómo se construyen las estructuras del organismo humano
Carl-Philipp Heisenberg, de Austria, nieto del físico cuántico y Premio Nóbel de Física 1932, describió un sistema de inhibición mecánica en las células embrionarias que detiene la diferenciación de éstas en estructuras. En Chile, Miguel Concha, estudia los mecanismos morfogenéticos que determinan cómo se generan las formas en el embrión.
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Utilizando el pez cebra como modelo de estudio, los científicos Carl-Philipp Heisenberg, del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria y Miguel Concha, del Instituto Milenio de Neurociencias Biomédicas de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile, BNI, estudian los mecanismos genéticos y morfogenéticos a través de los cuales las células de un óvulo fecundado se diferencian y generan la forma, estructura y organización funcional del embrión.

Dr. Carl P. Heisenberg del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria, junto a Dr. Miguel Concha, Investigador del Instituto Milenio de Neurociencia Biomédica, BNI, de la Facultad de Medicina, Universidad de Chile

El ‘Danio rerio’ o pez cebra, es una especie de no más de 5 centímetros de largo, cubierto por bandas de dos colores, parecidas a una cebra. Al ser transparente, es posible ver sin problemas el desarrollo de experimentos in vivo, esta característica lo convierte en un excelente organismo modelo para investigaciones científicas.

Además, sus embriones se desarrollan fuera de la madre, condición que permite el estudio desde una perspectiva genética y conductual.

El rol de las fuerzas mecánicas

El ser humano, como organismo, parte desde una sola célula que se forma cuando un óvulo es fecundado. A partir de ese momento se generan una serie de cambios celulares locales, los que a su vez desencadenan eventos tisulares y éstos originan nuevos patrones y formas dentro de un tejido en desarrollo.

Detrás de estos procesos actúan señales bioquímicas y fuerzas mecánicas que inhiben la diferenciación de algunas células, definiendo las formas, estructuras y funcionalidades en el embrión. Para obtener información sobre los procesos críticos en la morfogénesis de vertebrados, como la adhesión celular, la migración y la polarización. El grupo de Heisenberg centra sus estudios en pez cebra, basándose en los movimientos en los primeros días del desarrollo embrionario (gastrulación).

En su último trabajo, publicado por la revista científica Cell, identificaron un nuevo mecanismo para la inhibición lateral, atribuida anteriormente sólo a un proceso de señalización bioquímica, conocido como Notch-Delta.

El equipo del investigador austriaco descubrió que en los folículos ováricos del pez cebra, las células granulosas (capa celular que cubre el folículo y que genera un papel esencial en la síntesis de estrógeno) compiten mecánicamente en el desarrollo del embrión. Finalmente, la célula ganadora crece más rápidamente e inhibe a sus vecinos al comprimirlos mediante fuerza, así, se convierte en la única precursora de micropilo, una célula que luego resulta determinante para la fertilidad del espécimen.

“Todas las células del embrión tienen la misma información, pero luego éstas se especializan. En la medida de que entendamos cómo surgen los tejidos podremos entender cuáles son las reglas de construcción de los organismos vivos. Nosotros también trabajamos con el pez cebra y nos hacemos preguntas muy similares para entender cómo actúan las fuerzas mecánicas en la formación de las estructuras. Hoy ya se usan para generar tejidos in vitro con células madres y tienen aplicación en la medicina”, señala Concha.

Convenio de colaboración

El Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria y el Instituto Milenio de Neurociencias Biomédicas de la Facultad de Medicina de la Universidad de Chile, BNI, a partir de este año cuentan con un nuevo punto en común: el convenio de colaboración firmado por CONICYT y la Organización Europea de Biología Molecular EMBO, que los integra a la misma red científica internacional y que facilitará y fortalecerá la cooperación entre laboratorios, además del intercambio de estudiantes e investigadores.

Para celebrarlo, el Instituto Milenio de Neurociencia Biomédica organizó las jornadas científicas CellMorphoDynamics / Neurosur 2019. El evento reunió a estudiantes, académicos y público general en distintas charlas y workshops que se extendieron por 10 días en distintos puntos de Santiago, con el fin de llevar la difusión y discusión científica sobre los últimos avances en genética desde una perspectiva multidisciplinaria.

“Esta es una excelente noticia y una mejor oportunidad para fortalecer el trabajo en el que venimos colaborando hace bastante tiempo junto a Miguel Concha y el BNI. El acceso a equipo tecnológico no es determinante y comprobamos en el workshop que realizamos en conjunto que en Chile existe un increíble potencial científico para continuar el estudio de la morfogénesis de vertebrados”, destacó Heisenberg, investigador del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria.

Colaboración para todos

Las jornadas científicas CellMorphoDynamics / Neurosur 2019 fue una primera muestra de los beneficios de participar en la red EMBO para Chile y la región. Durante las jornadas se analizaron los avances en materia del origen de los organismos y de manipulación del material genético, especialmente en el desarrollo embrionario y en el uso de células madres.

“Entender la biología del desarrollo molecular requiere su comprensión interdisciplinaria desde distintas ramas de investigación: la genética, la bioquímica y la física, por ello es fundamental generar estos espacios de encuentro y de cooperación entre científicos con distintas aproximaciones, pero con intereses comunes”, señaló Carl-Philipp Heisenberg.

“Con este convenio los científicos chilenos pueden optar a los mismos beneficios que el resto de los países miembros de la red. Esta firma fortalecerá la cooperación entre laboratorios, el intercambio de estudiantes, concretar proyectos comunes y generar papers, que hasta ahora se financiaban según los recursos de cada centro. A partir de ahora un estudiante en Chile puede postular a una beca en Europa, se abren las puertas a todos los miembros de la comunidad científica para ampliar estas redes y potenciar el trabajo de calidad que desarrollamos actualmente en nuestros laboratorios”, concluye Concha. (Por: Paz Santander Agencia: Inés Llambías Comunicaciones).

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