Por Canuto  

Un equipo del MIT y sus colaboradores reconstruyeron la historia de 1,28 millones de células durante el desarrollo de embriones de ratón. El mapa combina linajes, actividad genética y ubicación para mostrar cuándo las células comienzan a dirigirse hacia distintos destinos, con posibles aplicaciones en estudios sobre cáncer, defectos de nacimiento y células madre.
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  • La herramienta PEtracer registra cambios hereditarios en el ADN y permite reconstruir qué células descienden de cuáles.
  • El estudio combinó árboles de linaje con datos sobre genes activos y ubicación de las células en distintas etapas embrionarias.
  • El recurso podría orientar investigaciones sobre defectos de nacimiento, cáncer y la producción de células maduras a partir de células madre.

Un mapa celular reconstruye cómo se forma un embrión de ratón

Un equipo de investigadores reconstruyó el recorrido de 1,28 millones de células durante el desarrollo de embriones de ratón, en un intento por observar el proceso como una historia continua y no como una colección de instantáneas. El mapa combina información sobre los ancestros de cada célula, los genes que activa y su ubicación, y permite explorar cuándo empieza a tomar forma cada destino celular. La cifra de 1,28 millones también aparece en el reporte “Logran mapear el desarrollo de embriones de mamífero”, publicado por Yahoo en español.

Un registro para reconstruir la historia de cada célula

El trabajo fue desarrollado por el laboratorio de Jonathan Weissman, profesor del MIT, miembro del Whitehead Institute for Biomedical Research e investigador del Howard Hughes Medical Institute. En colaboración con el grupo de Zachary Smith, de la Universidad de Yale y el Instituto Max Planck de Genética Molecular, el equipo presentó una visión detallada de cómo un óvulo fertilizado da lugar a numerosos tipos celulares organizados en tejidos y órganos.

La investigación, publicada el 8 de octubre en la revista Cell, aborda una dificultad que ha limitado durante años el estudio del desarrollo de mamíferos: las células aparecen en cantidades enormes y el embrión crece dentro del útero, fuera de la observación directa. Además, su desarrollo no sigue un guion completamente predeterminado, por lo que seguir el destino de cada célula exige reconstruir información que no se aprecia en una sola imagen.

Para hacerlo, el equipo recurrió a PEtracer, una tecnología desarrollada en el laboratorio de Weissman que introduce pequeños cambios hereditarios en el ADN. Cuando una célula se divide, transmite esas marcas a sus descendientes; al leerlas después, los investigadores pueden inferir qué células comparten ancestros y armar un árbol genealógico celular.

El método funciona, en términos generales, como una grabadora de vuelo dentro de las células: conserva señales que permiten reconstruir parte de su trayectoria una vez que el desarrollo avanzó. Sin embargo, el registro de linaje no basta por sí solo para explicar qué función adquiere cada célula, de modo que el estudio lo integró con mediciones de actividad genética y datos sobre la posición celular en el embrión.

Más que un árbol genealógico

Los investigadores analizaron 1,28 millones de células procedentes de embriones de ratón recolectados en distintos momentos del desarrollo. Esa escala les permitió relacionar la historia de división de las células con los genes que estaban activos y con el lugar que ocupaban, para seguir no solo dónde terminaban, sino también cuándo comenzaban a orientarse hacia un destino específico.

La combinación de esas capas de información ayuda a distinguir preguntas que los estudios centrados en una sola población celular suelen abordar por separado. El equipo pudo examinar cuándo las células se comprometen con destinos particulares, cuántas células tempranas contribuyen a formar un tejido y de qué manera participan luego en el órgano en desarrollo.

El grupo también observó embriones en etapas cercanas entre sí y estudió varios ejemplares en cada etapa. Según MIT News, ese diseño ofreció una cronología más detallada y permitió comparar cuán consistentemente las células siguen rutas similares de un embrión a otro, en vez de asumir que todos recorren exactamente la misma secuencia.

Un estudio relacionado del grupo de Jay Shendure, de la Universidad de Washington, apareció simultáneamente en Science y empleó una herramienta llamada DNA Typewriter para registrar divisiones celulares en embriones de ratón. Ambas investigaciones amplían la mirada sobre el desarrollo de mamíferos; el trabajo de Weissman se distingue en la descripción proporcionada por su muestreo de etapas muy próximas y múltiples embriones en cada una.

Posibles pistas para investigar enfermedades

Un mapa de desarrollo normal puede servir como referencia para estudiar qué ocurre cuando las células se apartan de sus trayectorias habituales mientras se forman tejidos y órganos. El equipo plantea que esa información podría ayudar a identificar dónde y cuándo se descarrilan procesos vinculados con defectos de nacimiento, aunque el estudio no presenta un método de diagnóstico ni demuestra que el mapa permita prevenirlos.

El recurso también podría apoyar investigaciones sobre cáncer, que los autores describen como un proceso en el que las células adquieren características con el tiempo. Entre ellas pueden estar la capacidad de propagarse o de resistir tratamientos; reconstruir cuándo surgen esos rasgos y cómo cambian las células podría ofrecer preguntas más precisas para estudiar la evolución de los tumores.

Luke Koblan, investigador posdoctoral del laboratorio de Weissman y coautor principal, señaló que tanto el desarrollo como el cáncer dependen de decisiones celulares sobre aquello en lo que las células se convertirán. Su planteamiento es que seguir el desarrollo embrionario puede contribuir a entender cómo las células cancerosas adquieren capacidades que favorecen su propagación o resistencia, no que ambos procesos sean idénticos.

La diferencia importa: el mapa describe trayectorias celulares en embriones de ratón y ofrece un recurso para formular nuevas investigaciones, pero la información presentada no establece una aplicación clínica directa. Sus posibles aportes al estudio del cáncer y de los defectos de nacimiento dependen de que futuros trabajos conecten los patrones observados con procesos concretos de enfermedad.

Una posible guía para las células madre

El seguimiento también puede ser útil para la investigación con células madre, que busca producir versiones maduras y funcionales de tipos celulares específicos para estudiar enfermedades o explorar posibles terapias. Una dificultad persistente consiste en reproducir las condiciones precisas que hacen que una célula cambie de estado en un embrión, donde distintas señales y etapas coinciden en el tiempo y el espacio.

William Colgan, estudiante de posgrado y coautor principal, planteó que contar con una receta paso a paso para generar cada tipo celular del cuerpo sería muy valioso para esta área. El mapa no constituye todavía esa receta completa, pero podría ayudar a reconocer la secuencia de estados que precede a la formación de células maduras y funcionales.

Weissman comparó el desafío con el Proyecto del Genoma Humano: conocer la secuencia del ADN revela los ingredientes, pero no explica cuándo se utilizan, en qué cantidad ni dónde actúan. En esa analogía, el mapa aporta información sobre las instrucciones que organizan el desarrollo, al conectar la actividad genética con la historia y la ubicación de las células.

Por ahora, el resultado es un recurso para que otros investigadores exploren el desarrollo de mamíferos desde una perspectiva integrada, en lugar de estudiar cada proceso como una pieza aislada. Su valor dependerá de cómo se utilice para investigar nuevas preguntas, pero la reconstrucción de más de un millón de trayectorias ofrece una base detallada para estudiar cómo las decisiones celulares contribuyen a formar un organismo.

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