Los investigadores desarrollan análisis nuevo para determinar los genes que controlan la regeneración de la faringe en flatworms

Pues van las criaturas multicelulares, los tornillos sin fin del planaria son apenas atractivos. Para decir los aparecen rudimentarios están más bién él. Estos flatworms acuáticos minúsculos que el duende acumula y el agua derecha se asemejan a los tubos marrones equipados apenas de los fundamentos: un par de “eyespots luz-que detectaban parecidos a un abalorio” en su cabeza y un tubo que introducía llamó la faringe (que duplica como el trecho excretorio) que resalta de un saco del vientre para chupar hacia arriba la comida. Es duro aserrar al hilo al parentesco con ellos.

Pero la admiración es otra cosa, porque muchas especies del planaria regeneran de maneras-es decir maravillosas, cuando están acuartelados se reconstruyen de los pedazos. Cortado a través del “combés”, regeneran la cola o la culata de cilindro faltante; bisecados longitudinalmente, los tornillos sin fin duplican su imagen de espejo. Esta capacidad no es cuál es asombrosamente, pues los biólogos saben que los 30% de sus células de carrocería son células madres. ¿La pregunta son, cómo las células madres en un fragmento del planaria saben generar cuál falta?

En la aplicación del 15 de abril de 2014 el eLife en línea del gorrón, el instituto de Stowers para el investigador Alejandro S-nchez Alvarado de la investigación médica y los colegas dirigen que entrega determinando uso de los tornillos sin fin de los genes de reconstruir una faringe amputada. Denuncian que cerca de la capota de la regeneración de la faringe la jerarquía es un regulador principal llamado FoxA. Estas conclusión soportan un papel evolutionarily conservado de las proteínas de FoxA en impulsar la construcción de órganos endodermo-derivados y revelan cómo las células madres detectan baja de una estructura determinada en un nivel molecular.

Los mamíferos pueden desplegar a las células madres adultas para reemplazar las células de la piel o del sistema inmune, entre otros. Pero cuando se trata de reconstruir las estructuras enteras, las especies del anfibio, de los pescados y del planarian son los campeones. “Cuando los mamíferos se hieren seriamente, apenas curan la herida y la llaman un día,” dice S-nchez Alvarado, que es también investigador del Howard Hughes Medical Institute. “Pero si una salamandra pierde un limbo, primero curará la herida y en seguida comenzará a montar los piezas que faltan. Ahora, el uso de las células de los mecanismos de realizar qué estructura falta y después de restablecerlo sigue siendo totalmente misterioso.”

Para desenredar el misterio, las personas conducto dos “pantallas”. Primero, amputaron la faringe del tornillo sin fin, que prohíbe el introducir por alrededor de una semana como reconstrucción del planaria de un nuevo. Alrededor de la poste-amputación del día 3, las personas conducto análisis del microarray para determinar cualquier gen encendido por la amputación y amontonado cerca de 350 candidatos. Para probarlos, entonces introdujeron RNAs inhibitorio diseñado para suprimir la expresión de cada gen por separado a las nuevas mezclas de tornillos sin fin, relanzado las amputaciones y observado si los tornillos sin fin recuperaron capacidad que introducía. Eso estrechó el filete a 20 candidatos que cuando el introducir obstaculizado perdido y en la mayoría de los casos interferido con la formación de la faringe.

Según Carrie Adler, el Ph.D., becario postdoctoral en el laboratorio que llevó el estudio, análisis de S-nchez Alvarado mostró que la mayor parte de los 20 factores tenían una función genérica en células madres (cuál era interesante pero no cuáles eran después) o que fueron requeridos específicamente para la regeneración de la faringe. Entre estes último, un factor que mostraba un efecto determinado robusto era una proteína DNA-obligatoria llamada FoxA. El “alcance de FoxA cegó totalmente la regeneración de la faringe pero no tenía ningún efecto sobre la regeneración de otros órganos,” dice a Adler.

El análisis de alta resolución de la microscopia mostró que las células madres expresión alta en rampa de FoxA pronto después de que convergieran en el sitio de la amputación. “Actualmente, pensamos que FoxA acciona una cascada de la expresión génica que impulsa a las células madres para producir todas las diversas células de la faringe, incluyendo el músculo, las neuronas, y las células epiteliales,” dice a Adler. “La pregunta siguiente es cómo FoxA consigue estimulado en el primer lugar en solamente algunas células madres.”

Los investigadores sabían previamente que durante la formación de los iniciados de FoxA de la embriogénesis de órganos endodermo-derivados en las especies tan diversas como ratón y ascárides. La nueva obra sugiere que los tejidos de la regeneración exploten esos caminos evolutionarily antiguos de la expresión génica. “Engullir la comida es una cosa que define un animal,” dice S-nchez Alvarado. “Esto significa que los organismos de seres humanos a los flatworms utilizan una caja de herramientas común para construir un sistema digestivo, uno se ha compartido que desde que los animales llegaron a ser multicelulares.”

(Restrospectivamente) una reacción de inercia fortuita facilitó el trabajo. Como estudiante de tercer ciclo que estudiaba los elegans del ascáride C., Adler decidía probar efectos de los anestésicos del ascáride sobre flatworms. Uno, un baño del azoturo del sodio, puso planaria para dormir sino para hacer que sus faringes caen lejos. Horrorizado, Adler pronto realizó que la solución del azoturo (que planaria sobrevivido) salió de un uniforme, lesión mínimo-destructiva. Así nació el “método químico selectivo de la amputación”, permitiendo análisis en grande y la cuantificación segura de resultados y liberando a investigadores a partir de horas aburridas en un microscopio de disección.

¿Pero por qué vaya a tal problema a promover la investigación de la regeneración en pequeños modelos animales? La respuesta es obvia a Adler y a S-nchez Alvarado. “Porque la regeneración es limitada y difícil de estudiar en seres humanos y ratones,” Adler dice. “Planaria tiene capacidad infinita de regrow todos los órganos. Entendiendo esta capacidad aumentada podemos aprender cómo acelerar la regeneración mamífera.”

S-nchez Alvarado concluye que el trabajo cementa el lugar de los planaria como sistema modelo manejable para analizar actividad de la regeneración o de la célula madre. La “simplicidad de Planaria es qué le hace un sistema tan fructuoso para contestar a las preguntas relevantes a la regeneración,” él dice. “Si utilizáramos las salamandras para estos estudios tardaría 90 días para hacer un experimento. Quiero respuestas a estas preguntas ayer, no los años de ahora en adelante.”