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Un gen presente en un organismo unicelular relacionado con los animales ha sido utilizado para crear células madre empleadas posteriormente para dar lugar a un ratón vivo y que respira.
Este avance, publicado en Nature Communications, redefine nuestra comprensión de los orígenes genéticos de las células madre, ofreciendo una nueva perspectiva sobre los vínculos evolutivos entre los animales y sus antiguos parientes unicelulares, según los autores.
El Dr. Alex de Mendoza de la Universidad Queen Mary de Londres y colegas de la Universidad de Hong Kong basaron su investigación un gen encontrado en coanoflagelados, los parientes vivos más cercanos de los animales, y cuyos genomas contienen versiones de los genes Sox y POU, conocidos por impulsar la pluripotencia (el potencial celular para convertirse en cualquier tipo de célula) dentro de las células madre de los mamíferos. Este descubrimiento inesperado desafía una antigua creencia de que estos genes evolucionaron exclusivamente dentro de los animales.
“Al crear con éxito un ratón utilizando herramientas moleculares derivadas de nuestros parientes unicelulares, estamos siendo testigos de una continuidad extraordinaria de funciones a lo largo de casi mil millones de años de evolución”, afirmó el Dr. de Mendoza. “El estudio implica que los genes clave involucrados en la formación de células madre podrían haberse originado mucho antes que las propias células madre, tal vez ayudando a allanar el camino para la vida multicelular que vemos hoy”, agregó en un comunicado.
El premio Nobel de 2012 otorgado a Shinya Yamanaka demostró que es posible obtener células madre a partir de células “diferenciadas” simplemente expresando cuatro factores, incluido un gen Sox (Sox2) y un gen POU (Oct4). En esta nueva investigación, el equipo introdujo genes Sox de coanoflagelados en células de ratón, reemplazando el gen Sox2 nativo logrando la reprogramación hacia el estado de célula madre pluripotente. Para validar la eficacia de estas células reprogramadas, se inyectaron en un embrión de ratón en desarrollo. El ratón quimérico resultante mostró rasgos físicos tanto del embrión donante como de las células madre inducidas en el laboratorio, como manchas de pelo negras y ojos oscuros, lo que confirma que estos genes antiguos desempeñaron un papel crucial para que las células madre fueran compatibles con el desarrollo del animal.
El estudio rastrea cómo las versiones tempranas de las proteínas Sox y POU, que se unen al ADN y regulan otros genes, fueron utilizadas por los ancestros unicelulares para funciones que luego se convertirían en parte integral de la formación de células madre y el desarrollo animal. “Los coanoflagelados no tienen células madre, son organismos unicelulares, pero tienen estos genes, probablemente para controlar procesos celulares básicos que los animales multicelulares probablemente reutilizaron más tarde para construir cuerpos complejos“, explicó el Dr. de Mendoza.
Este nuevo descubrimiento enfatiza la versatilidad evolutiva de las herramientas genéticas y ofrece una visión de cómo las primeras formas de vida podrían haber aprovechado mecanismos similares para impulsar la especialización celular, mucho antes de que surgieran los verdaderos organismos multicelulares, y de la importancia del reciclaje en la evolución.
Este descubrimiento tiene implicaciones más allá de la biología evolutiva, y podría informar nuevos avances en medicina regenerativa. Al profundizar nuestra comprensión de cómo evolucionó la maquinaria de las células madre, los científicos pueden identificar nuevas formas de optimizar las terapias con células madre y mejorar las técnicas de reprogramación celular para tratar enfermedades o reparar tejido dañado.
“Estudiar las raíces antiguas de estas herramientas genéticas nos permite innovar con una visión más clara de cómo se pueden ajustar u optimizar los mecanismos de pluripotencia”, dijo el Dr. Jauch, señalando que podrían surgir avances de la experimentación con versiones sintéticas de estos genes que podrían funcionar incluso mejor que los genes animales nativos en ciertos contextos.