Un registro biológico del desarrollo
Los investigadores han reconstruido el árbol genealógico de las células de un embrión de ratón en desarrollo al convertir el propio ADN del embrión en un registro de su historia. El trabajo utilizó una tecnología de seguimiento llamada DNA Typewriter, que permaneció en las células mientras estas se dividían y adquirían funciones especializadas durante el desarrollo.
El registro comienza cuando el óvulo fecundado se divide en dos células y continúa durante 13,5 días de desarrollo, momento en el que el cuerpo y los órganos del ratón ya habían tomado forma. La gestación completa del ratón dura aproximadamente entre 19 y 21 días, por lo que el experimento se sitúa en la fase formativa del desarrollo embrionario.
El estudio, publicado en Science, aborda una cuestión central de la biología del desarrollo: cómo se relaciona la ascendencia temprana de una célula con la función que adopta posteriormente. Todos los órganos y tejidos comienzan con células que comparten orígenes comunes, pero esas células se dividen, se desplazan y se especializan progresivamente. Reconstruir esas relaciones a gran escala ha sido un desafío técnico persistente.
Cómo funciona DNA Typewriter
El equipo insertó una “cinta” de registro rediseñada en el genoma de un óvulo de ratón fecundado. A medida que el embrión se desarrollaba, el sistema conservaba información en el material genético de las células descendientes. La analogía ofrecida por los investigadores es la de una máquina de escribir que escribe en el propio ADN de una célula en lugar de hacerlo sobre papel.
Como el registrador permanece dentro del material genético de cada célula, su registro puede leerse posteriormente a partir de células individuales. Esto permite inferir las relaciones entre células después de que el desarrollo haya avanzado mucho más allá de las primeras divisiones.
La versión más reciente del método fue diseñada para facilitar la recuperación del registro a partir de células individuales. Esta mejora práctica es importante: un sistema de registro de linajes solo resulta útil si los investigadores pueden leer de forma fiable suficiente información almacenada para comparar células de un embrión.
En este estudio, los investigadores siguieron la historia del desarrollo de las células desde la primera división del óvulo fecundado hasta la formación del plan corporal y los órganos del embrión. El trabajo vincula así acontecimientos embrionarios muy tempranos con resultados visibles mucho más tarde durante el desarrollo.
Por qué importan los mapas de linaje
El linaje celular es más que un ejercicio genealógico. Ofrece una manera de investigar si las diferencias ancestrales tempranas están relacionadas con los destinos celulares posteriores. Un resultado del desarrollo puede depender no solo de las señales que recibe una célula en un momento determinado, sino también del lugar que ocupa en una cadena más larga de divisiones.
El Dr. Jay Shendure, de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington y coautor sénior del estudio, afirmó que los investigadores están interesados en cómo la ascendencia temprana de una célula influye en su destino posterior. Describió la investigación de linajes como una vía para descifrar el desarrollo normal.
La posible relevancia va más allá de la embriología básica. Los investigadores señalaron que una mejor comprensión del linaje del desarrollo podría ampliar el conocimiento sobre malformaciones congénitas, trastornos del neurodesarrollo, enfermedades genéticas y cáncer. El estudio es un experimento con embriones de ratón, por lo que esas posibles aplicaciones siguen siendo líneas de investigación futura y no usos clínicos demostrados.
Aun así, la premisa subyacente es significativa. Si los científicos pueden conectar un tipo celular maduro con un registro detallado de su ascendencia, podrían estar mejor preparados para identificar cuándo divergen las vías del desarrollo y qué acontecimientos tempranos se relacionan con anomalías posteriores.
Una plataforma para estudiar el desarrollo
DNA Typewriter fue inventado por Shendure y Junhong Choi, quien ahora trabaja en Sloan Kettering Cancer Center. El trabajo actual incluyó una cinta genómica rediseñada y una colaboración dirigida por Shendure y Chengxiang Qiu, biólogo molecular y de sistemas del Dartmouth College.
Su principal logro no consiste simplemente en marcar células en un momento concreto. Consiste en conservar un registro histórico mientras esas células proliferan y se diferencian. Esta distinción podría hacer que el enfoque sea valioso en experimentos en los que los investigadores necesitan comprender la secuencia y las relaciones, y no solo catalogar los tipos celulares presentes al final de un proceso.
El embrión de este experimento fue un caso de prueba exigente. El desarrollo crea una colección amplia y diversa de descendientes a partir de un único óvulo fecundado, mientras que las primeras divisiones que establecen esas relaciones están separadas por días de la aparición posterior de órganos y tejidos. El árbol genealógico reconstruido cubre ese intervalo.
Por ahora, los resultados representan un avance de investigación en un modelo de ratón. Pero el estudio demuestra con mayor claridad que el ADN puede funcionar como un medio de registro duradero, célula por célula, de la historia del desarrollo. Esta capacidad podría ayudar a los investigadores a plantear preguntas más precisas sobre cómo los sistemas vivos se construyen a partir de una sola célula.
Este artículo se basa en información publicada por Phys.org. Leer el artículo original.
Originally published on phys.org
