Se descubren pistas sobre el envejecimiento y la curación a partir de la observación de una criatura marina gelatinosa

Publicado originalmente por NIH / Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano el 30 de junio de 2023

Las células madre impulsoras del proceso regenerativo de Hydractinia se almacenan en la parte inferior del tronco del animal, lejos de la boca. Crédito: Darryl Leja, Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI)

Investigadores del Instituto Nacional de Salud y sus colaboradores descubrieron información sobre la curación y el envejecimiento que puede ser relevante, al observar el proceso por el que una pequeña criatura marina regenera completamente un nuevo cuerpo a partir de su boca. Los investigadores secuenciaron el ARN de Hydractinia symbiolongicarpus, un pequeño animal en forma de tubo que vive en las conchas de los cangrejos ermitaños. Justo cuando las Hydractinia comenzaban a regenerar nuevos cuerpos, los investigadores detectaron una firma molecular asociada con el proceso biológico del envejecimiento, también conocido como senescencia.

Según el estudio publicado en Cell Reports, Hydractinia demuestra que los procesos biológicos fundamentales de curación y envejecimiento están entrelazados, por lo que las referidas observaciones han proporcionado una nueva perspectiva sobre la forma en que algunos seres vivos evolucionaron hacia el envejecimiento.

"Estudios como este, que exploran la biología de organismos inusuales, revelan cuán universales son muchos procesos biológicos y cuánto debemos aprender aún para entender sobre sus funciones, relaciones y evolución", dijo Charles Rotimi, Ph.D., director del Programa de Investigación Intramuros en el Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI), parte de NIH. "Tales hallazgos tienen un gran potencial para proporcionar nuevos conocimientos sobre la biología humana".

Desentrañar los orígenes evolutivos de los procesos biológicos fundamentales, como el envejecimiento y la curación, es esencial para comprender la salud y la enfermedad humanas. Los seres humanos tienen cierta capacidad para regenerarse, como curar un hueso roto o incluso volver a crecer un hígado dañado. Algunos otros animales, como las salamandras y el pez cebra, pueden reemplazar extremidades enteras o una variedad de órganos. Sin embargo, los animales con cuerpos simples, como Hydractinia, a menudo cuentan con habilidades regenerativas más extremas, como cultivar un cuerpo completamente nuevo a partir de un fragmento de tejido.

Este papel regenerativo contrasta con los hallazgos en células humanas. "La mayoría de los estudios sobre senescencia están relacionados con la inflamación crónica, el cáncer y las enfermedades relacionadas con la edad", dijo Andy Baxevanis, Ph.D., científico principal del NHGRI y autor del estudio. "Por lo general, en los seres humanos, las células senescentes permanecen senescentes, y estas células causan inflamación crónica e inducen el envejecimiento en las células adyacentes. A partir de animales como Hydractinia, podemos aprender sobre cómo la senescencia puede ser beneficiosa y ampliar nuestra comprensión del envejecimiento y la curación".

Anteriormente, los investigadores encontraron que Hydractinia tiene un grupo especial de células madre encargado de la regeneración. Las células madre pueden transformarse en otros tipos de células y, por lo tanto, son útiles para crear nuevas partes del cuerpo.

En los seres humanos, las células madre actúan principalmente en el desarrollo, pero los organismos altamente regenerativos como Hydractinia utilizan células madre a lo largo de sus vidas. Hydractinia almacena sus células madre impulsoras de la regeneración, en la parte inferior del tronco de su cuerpo. Sin embargo, cuando los investigadores extirpan la boca, alejada de las células madre, un nuevo cuerpo crece a partir de la boca.

A diferencia de las células humanas, encerradas en sus destinos, las células adultas de algunos organismos altamente regenerativos pueden convertirse en células madre cuando el organismo está herido, aunque este proceso no se comprende bien. Por lo tanto, los investigadores teorizan que Hydractinia debe generar nuevas células madre y buscaron señales moleculares que pudieran estar dirigiendo este proceso.

Cuando la secuenciación del ARN apuntó a la senescencia, los investigadores escanearon el genoma de Hydractinia en busca de secuencias como las de los genes relacionados con la senescencia en humanos. De los tres genes que identificaron, uno fue "activado" en células cercanas a la zona de extirpación. Cuando los investigadores eliminaron este gen, la capacidad de los animales para desarrollar células senescentes se bloqueó y, sin las células senescentes, los animales no pudieron desarrollar nuevas células madre ni regenerarse.

Los investigadores rastrearon las células senescentes en Hydractinia para encontrar cómo este animal elude los efectos nocivos de la senescencia. Inesperadamente, los animales expulsaron las células senescentes por sus bocas. Si bien los humanos no pueden deshacerse de las células envejecidas tan fácilmente, el rol de los genes relacionados con la senescencia en Hydractinia sugieren cómo evolucionó el proceso de envejecimiento.

Los humanos compartimos por última vez un ancestro común con Hydractinia y sus parientes cercanos, medusas y corales, hace más de 600 millones de años, y estos animales no envejecen en absoluto. Debido a estos factores, Hydractinia puede proporcionar información crucial sobre nuestros primeros ancestros animales. Por lo tanto, los investigadores teorizan que la regeneración puede haber sido la función original de la senescencia en los primeros animales.

"Todavía no entendemos cómo las células senescentes desencadenan la regeneración o hasta qué punto se extiende este proceso en el reino animal", dijo el Dr. Baxevanis. "Afortunadamente, al estudiar algunos de nuestros parientes animales más lejanos, podemos comenzar a desentrañar algunos de los secretos de la regeneración y el envejecimiento, secretos que en última instancia pueden avanzar en el campo de la medicina regenerativa y también en el estudio de las enfermedades relacionadas con la edad".

Más información: Uri Frank, La reprogramación celular inducida por senescencia impulsa la regeneración cnidaria de todo el cuerpo, Cell Reports (2023). DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112687. www.cell.com/cell-reports/full ... 2211-1247(23)00698-8

Información del diario: Cell Reports

Proporcionado por NIH/Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano

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