Estudian gusanos que brillan en la oscuridad para aprender los secretos de la regeneración

Un gusano entero de la línea transgénica muscular donde las células musculares brillan en verde. Crédito: Lorenzo Ricci
Un gusano entero de la línea transgénica muscular donde las células musculares brillan en verde. Crédito: Lorenzo Ricci

Los científicos de Harvard llevan el estudio de la regeneración al siguiente nivel al hacer que los gusanos pantera de tres bandas sean transgénicos.

Corta la cabeza de un gusano pantera de tres bandas y que otra cabeza de gusano ocupará su lugar: boca, cerebro y todo.

Córtale la cola y le crecerá otra.

Corte el gusano en tres trozos separados y dentro de ocho semanas habrá tres gusanos completamente formados.

Córtalo … bueno, te haces una imagen … de lo que se trata.

En pocas palabras: los gusanos pantera de tres bandas son uno de los más grandes de todos los tiempos en lo que respecta a la regeneración de todo el cuerpo.

La transgénesis

Es por eso que los científicos comenzaron a estudiar este gusano del tamaño de Tic Tac para aprender cómo logra esta asombrosa hazaña.

Ahora, un equipo de investigadores está llevando el estudio de estos gusanos al siguiente nivel haciéndolos brillar en la oscuridad.

El trabajo se describe en un nuevo artículo publicado en Developmental Cell y está dirigido por Mansi Srivastava, profesor de biología orgánica y evolutiva en Harvard que recolectó estos gusanos por primera vez en 2010 para usarlos como un organismo modelo.

Ahora bien, los gusanos que brillan en la oscuridad con luz ultravioleta pueden parecer ingeniosos, pero los investigadores del estudio explican que está lejos de serlo.

La forma científica de decir esto es que los gusanos ahora son transgénicos.

La transgénesis es cuando los científicos introducen algo en el genoma de un organismo que normalmente no es parte de ese genoma. “Es una herramienta que utilizan los biólogos para estudiar cómo funcionan las células o los tejidos dentro del cuerpo de un animal”, dijo Srivastava.

El factorde resplandor en la oscuridad proviene de la introducción de un gen que, cuando se convierte en una proteína, emite ciertos resplandores fluorescentes.

Estas proteínas fluorescentes brillan en verde o en rojo y pueden producir células musculares o de la piel brillantes, por ejemplo.

Entonces, lo que permite este brillo es la capacidad de visualizar con mucho mejor detalle cómo se ven las células, dónde se encuentran en el animal y cómo interactúan entre sí.

Los investigadores también pueden agregar o llevar información específica al genoma del gusano.

Este nivel de precisión, cuando se trata tanto de la resolución visual de las células como de la capacidad de agregar al genoma o incluso modificarlo como quieran, es lo que hace que la transgénesis sea particularmente poderosa.

Permite a los investigadores estudiar el mecanismo específico de cualquier proceso en un organismo.

Los gusanos pantera de tres bandas

En el caso de los gusanos pantera de tres bandas, un animal marino científicamente conocido como gusano acoel llamado Hofstenia miamia, los investigadores pueden realizar manipulaciones muy precisas, como desactivar ciertos genes.

Esto probablemente podría obligar al gusano a cometer algunos errores cuando se trata de la regeneración, como hacer crecer una cola en lugar de una cabeza o dos cabezas en lugar de una y en el lugar equivocado.

En última instancia, esto puede ayudar a los científicos a reducir realmente qué genes se requieren para que el gusano lleve a cabo su regeneración de todo el cuerpo, generalmente perfecta.

Ahora, con la capacidad de producir gusanos transgénicos, los investigadores dicen que están muy emocionados de estudiar una población de células madre críticas para la regeneración.

Las células se denominan neoblastos y se cree que son pluripotentes, lo que significa que pueden producir cualquier otro tipo de célula en el animal, como neuronas, células de la piel, células musculares o células intestinales.

No sabemos cómo se comporta realmente una de estas células en el animal durante la regeneración. Tener los gusanos transgénicos nos permitirá observar las células en el contexto del animal mientras se regenera.

Srivastava

La transgénesis en estos gusanos ya ha permitido a los científicos obtener nuevos conocimientos biológicos sobre cómo las fibras musculares del gusano se conectan entre sí y con otras células, como las de la piel y el intestino.

Los investigadores vieron que las células musculares tienen extensiones que se entrelazan en columnas apretadas y mantienen una rejilla muy unida que le da al gusano estructura y soporte, casi como un esqueleto.

Los investigadores están interesados ​​en saber a continuación si los músculos hacen algo más que mantener las cosas juntas, sino que también almacenan y comunican información sobre lo que necesita ser regenerado.

Hacer una línea de gusanos transgénicos lleva aproximadamente ocho semanas y el laboratorio de Srivastava tiene los pasos completos.

Inyectan ADN modificado en embriones que acaban de ser fertilizados.

Ese ADN y sus modificaciones luego se incorporan al genoma de las células a medida que se dividen.

Cuando ese gusano crezca, brillará y ese resplandor se transmitirá a sus hijos y a sus hijos.

Srivastava ha estado estudiando estos gusanos durante una década desde que recogió 120 de ellos en las Bermudas cuando era investigadora postdoctoral en el Instituto Whitehead.

En 2015, se incorporó al Departamento de Biología Organísmica y Evolutiva de Harvard y lanzó un programa de investigación centrado en el estudio de la regeneración y las células madre en los gusanos pantera.

En un estudio de 2019, Srivastava y sus colegas descubrieron una serie de interruptores de ADN que parecen controlar los genes para la regeneración de todo el cuerpo en los gusanos.

Al estudiar a los gusanos durante tanto tiempo, Srivastava y su equipo se han encariñado mucho con ellos, sus patrones de rayas y su comportamiento intrigante, desde cómo se aparean hasta ser depredadores bastante voraces, incluso caníbales en ocasiones.

Por ejemplo, si no han sido alimentados por un tiempo y hay algunos juntos en un tanque, se morderán unos a otros.

La regeneración es realmente útil entonces, pero si hay un gusano mucho más grande allí, se sabe que algunos se tragan enteros a gusanos más pequeños.

Todo eso considerado: “Son absolutamente encantadores”, dijo Srivastava. “Son organismos hermosos”.

Referencia: “Transgenesis in the acoel worm Hofstenia miamia” by Lorenzo Ricci and Mansi Srivastava, 8 November 2021, Developmental Cell.
DOI: 10.1016/j.devcel.2021.10.012

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