Las planarias, gusanos planos de agua dulce, son un modelo importante para estudiar la regeneración de células madres, por su capacidad de regenerar cualquier parte de su cuerpo, incluyendo la cabeza. Pero, ¿cómo cuál parte es la que debe regenerar?

Esa pregunta se la han hecho los investigadores del Departamento de Genética, Microbiología y Estadística de la Universidad de Barcelona y del Instituto de Biomedicina de la UB, quienes estudian el proceso de regeneración e identificaron cómo la modulación de la vía de señalización intercelular Wnt modifica la cromatina, el conjunto de material genético que poseen las células en el núcleo celular. Pocas horas después de una amputación, el mecanismo provoca que las células madre de la herida sepan el destino del nuevo tejido. Así lo explicaron en el trabajo se publicó en la revista Nature Communications.

Estudio genómico de las planarias

La elasticidad de las planarias se debe a la presencia de una población de células madre adultas pluripotentes, los neoblastos, que son capaces de reproducir cualquier tipo de célula del organismo. Después de la amputación, cuando se debe regenerar un tejido nuevo, hay tiempo en la que todo es posible para estas células pluripotentes y, según la señal recibida por las células donde se produjo el corte, se decide que destino tendrán.

Este es uno de los primeros pasos en el proceso de especificar el eje corporal, como el eje anteroposterior, que define la posición de la cabeza y la cola.

Para entender como sucede, los expertos hicieron un estudio genómico de las células cerca de la herida tras amputar la cabeza y la cola. A través de técnicas ATAC-seq y Chip-seq, pudieron analizar las regiones de genoma que son accesibles o inaccesibles en estos tejidos en un momento determinado. En este caso, a las doce horas de la amputación. Teresa Adell, profesora de la Facultad de Biología y coordinadora de la investigación, dijo:

“Solo las regiones abiertas son accesibles a los factores de transcripción, que son los responsables de que los genes se expresen. Por tanto, estos estudios nos permiten saber qué conjunto de genes se activa en las células de las heridas doce horas después del corte, y si son diferentes entre la parte anterior y posterior de la planaria”.

Inhibición o activación de la vía Wnt

Los resultados revelan que, doce horas después, la cromatina, el conjunto de material genético que las células tienen dentro del núcleo, cambia de conformación según si las células cerca de la herida detectan que deben regenerar la cabeza o la cola.

Asimismo, estas demuestran que el cambio de composición de la cromatina, que es el que regula la expresión génica de la célula, depende de si se activa una vía de señalización celular, la vía Wnt.

“Si es necesario hacer la cabeza, la vía Wnt se inhibe; y si es necesario hacer la cola, se activa. Además, este cambio de composición de la cromatina ocurre doce horas después del corte; aún no se ha hecho nuevo tejido, pero las células ya saben qué destino habrá que seguir”.

Similitudes y diferencias respecto a otros organismos

Entender esta regeneración en las planarias también es importante para comprender este proceso en otros organismos, ya que los mecanismos moleculares que permiten la regeneración de órganos y tejidos se conservan evolutivamente, es decir, son similares en todos los animales.

En ese sentido, estudios previos ya habían demostrado que la regulación de lavía Wnt es responsable de especificar el eje anteroposterior de muchos organismos, incluyendo mamíferos, durante el desarrollo embrionario y también en la regeneración.

Por otro lado, las conclusiones del trabajo también abalan las diferencias con otros animales:

“Nuestro estudio corrobora la idea de que organismos tan plásticos como las planarias tienen las vías de señalización intercelular muy activas, como si fueran embriones, lo que hace que cualquier cambio de contexto pueda cambiar el destino de las células. No ocurre como en los mamíferos, por ejemplo, en los que la plasticidad de las células está mucho más restringida”.

Los riesgos de la reprogramación celular

En los humanos, el posible impacto biomédico futuro de esta investigación, no tendría implicaciones directas, según los expertos.

“En este estudio ponemos de manifiesto que la capacidad regenerativa está ligada a la capacidad de las células de reprogramarse para cambiar de destino. Por tanto, una estrategia para mejorar la capacidad regenerativa de los humanos podría ser provocar la reprogramación celular”.

En cualquier caso, la investigadora es prudente respecto a esta estrategia y avisa que podría tener efectos no deseados, como la transformación tumoral.

La regeneración de las planarias no deja de ser sorprendente, pero se necesitan muchos estudios para que pueda ser aplicada de forma clínica.