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Los investigadores han reconstruido la capacidad de células mamíferas uno mismo-de ordenar

¿En el revelado temprano, cómo las células saben para poner la separación correcta entre las costillas, los dedos y los dedos del pie? ¿Cómo comunican con uno a para formar configuraciones simétricas y relanzadas tales como galones de la cebra o sitios del leopardo?

Por primera vez, los investigadores del UCLA han reconstruido la capacidad de células mamíferas uno mismo-de ordenar, formando configuraciones uniformemente espaciadas en un tubo de ensayo. Publicado en la aplicación del 22 de junio de 2004 los procedimientos de la National Academy of Sciences, las conclusión pueden ayudar a perfeccionar los métodos para regenerar el tejido, defectos de nacimiento que controlan y desarrollar los nuevos tratamientos para las enfermedades específicas.

“Apenas pues una banda necesita la dirección de un conductor alinearse en la formación en un campo de fútbol, las células también necesitan la dirección formar configuraciones -- pero hasta ahora no sabíamos eran de comunicación o de recepción de la dirección,” dijimos a Alan Garfinkel, Ph.D., primer autor y profesor de la fisiología y de la cardiología en la Facultad de Medicina de David Geffen en el UCLA.

“Era previamente una broca mágica cómo las células sabían exactamente hasta dónde aparte a las costillas del espacio o los galones del tigre,” dijo al Dr. Linda L. Demer, investigador mayor, profesor de medicina de Guthman y fisiología, y vicepresidencia para el remedio cardiovascular y vascular en la Facultad de Medicina de David Geffen en el UCLA. “Ahora sabemos que ha orquestrado por las proteínas específicas producidas por las células que se dispersan a diversos regímenes e interfieren el uno con el otro. Estas acciones recíprocas se pueden describir en las fórmulas matemáticas que dictan cómo las células ordenan en configuraciones específicas, uniformemente espaciadas.”

Demer observa que los mecanismos similares pueden explicar cómo un embrión crea las estructuras en configuraciones uniformemente espaciadas en el revelado temprano o cómo ciertas enfermedades pueden accionar las células para crear lesiones en configuraciones específicas.

Los investigadores crecieron a las células madres de arterias bovinas adultas y encontraron que producen configuraciones complejas, afiligranadas en platos de cultura. Tales configuraciones se saben para ser creadas en naturaleza por un proceso llamado reacción-difusión descubierta por Alan Turing, el matemático famoso por su papel en la fractura de la clave nazi durante la Segunda Guerra Mundial. Él mostró que las configuraciones requirieron la acción recíproca entre una proteína que activaba que drena las células juntas (activador) y otra proteína que las para de venir junta (inhibidor). La proteína del inhibidor debe difundir o dispersarse más rápidamente que el activador. El resultado crea las áreas donde las células amontonan hacia arriba separado por los espacios vacíos. Las configuraciones exactas dependen de la fuerza y de la velocidad de las dos proteínas.

Los investigadores del UCLA sabían que la proteína probable del activador era BMP-2; fue producida por las células e hizo las células unir. Uno de los investigadores, el Dr. Cristina Bostrom, había descubierto recientemente un nuevo inhibidor de BMP-2, una proteína inusualmente pequeña conocida como MGP. Los investigadores teorizaron que la interferencia entre estas dos proteínas era la fuente de las configuraciones. Para probar esta idea, el Dr. Danny Petrasek del colaborador del Instituto de Tecnología de California generó simulaciones por ordenador de las acciones recíprocas previstas. Él predijo que eso agregar MGP al cultivo celular cambiaría la configuración de galones a los sitios. Sin conocer su resultado, Bostrom agregó MGP a las células y encontró que él produjo de hecho sitios en vez de galones.

“Usando la fórmula matemática basada en los conceptos de Turing, podíamos reconstruir el galón clásico o el sitio modela visto en la naturaleza - tal como hacia adentro galones de una cebra o sitios del leopardo,” dijo a Garfinkel.

Garfinkel agrega que basan a muchas partes de la carrocería en configuraciones: Las configuraciones del galón se utilizan para generar los dedos, costillas y dedos del pie, mientras que las configuraciones que se ramifican generan los buques, los pulmones y los nervios, y las configuraciones del sitio produce la organización de los folículos, de las vértebras y de los dientes de pelo. El tipo de estructura formado depende de los tipos y de las cantidades de las proteínas y de las células implicadas.

Para estar seguro que las proteínas controlaban las configuraciones produjo por las células, los investigadores agregó el warfarin de la droga, que ciega MGP. El resultado era una configuración doble-rayada, también prevista por la simulación. Esto puede ayudar a explicar la asociación sabida del warfarin con defectos de nacimiento.

“La configuración anormal de la célula resultando de agregar warfarin, puede dar a investigadores que un cierto discernimiento en cómo los defectos de nacimiento se convierten,” dijo a Garfinkel.

El paso siguiente, Garfinkel agregó, es generar configuraciones más complejas ajustando las índices de las dos proteínas BMP-2 y MGP. Tal mando sería útil para la configuración de la ingeniería del tejido - producir el tejido del repuesto en formas y configuraciones deseadas.

Demer también observa que la investigación puede ofrecer una mayor comprensión de cómo las células de la arteria calcifican y giran al hueso en enfermedad cardíaca aterosclerótica.

“Nuestra capacidad de reconstruir configuraciones de la célula puede ayudarnos final a aprender cómo mejorar las controla, llevando a las nuevas maneras de tratar ciertas condiciones como enfermedad cardíaca,” dijo a Demer.