Una criatura marina esponjosa reescribe la ciencia

Primo de las medusas y los corales, puede regenerar todo su cuerpo con la ayuda de células «senescentes».

Investigadores de los Institutos Nacionales de Salud y sus socios han descubierto nuevos hallazgos sobre la curación y el envejecimiento al estudiar una pequeña criatura marina capaz de regenerar todo su cuerpo usando solo su boca. ellos analizaron ARN secuencia Hidractinia Symbiolongicarpusuna pequeña criatura animal con forma de tubo que vive en los caparazones de los cangrejos ermitaños.

Tal como hidractinia Cuando comenzaron a regenerar nuevos cuerpos, los investigadores descubrieron una firma molecular vinculada al proceso biológico de envejecimiento, también conocido como senescencia. Según el estudio publicado en Informes celulares, hidractinia Muestra que los procesos biológicos fundamentales de curación y envejecimiento están entrelazados, proporcionando una nueva perspectiva sobre cómo se desarrolla el envejecimiento.

«Estudios como estos que exploran la biología de organismos inusuales revelan cuán universales son muchos procesos biológicos y cuánto nos queda por entender sobre sus funciones, relaciones y evolución», dijo Charles Rotimi, director del Instituto Intramural. Un programa de investigación del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI), parte de los Institutos Nacionales de Salud. «Estos hallazgos tienen un gran potencial para proporcionar nuevos conocimientos sobre la biología humana».

Las células madre que impulsan la regeneración de Hydractinia se almacenan en la parte inferior del tronco del cuerpo del animal, lejos de la boca. Crédito: Darryl Lyga, Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI)

Desenredar los orígenes evolutivos de los procesos biológicos fundamentales, como el envejecimiento y la curación, es esencial para comprender la salud y las enfermedades humanas. Los humanos tenemos cierta capacidad regenerativa, como curar huesos rotos o incluso regenerar un hígado dañado. Algunos otros animales, como las salamandras y el pez cebra, pueden reemplazar extremidades enteras y regenerar una variedad de órganos. Sin embargo, los animales de cuerpo simple, p.e. hidractiniaa menudo tiene capacidades regenerativas extremas, como hacer crecer un cuerpo completamente nuevo a partir de un trozo de tejido.

El papel regenerativo del envejecimiento contrasta con los hallazgos en las células humanas. «La mayoría de los estudios sobre el envejecimiento están relacionados con la inflamación crónica, el cáncer y las enfermedades relacionadas con la edad», afirmó Andy Paxivanis, Ph.D., científico principal del NHGRI y autor del estudio. «Normalmente, las células senescentes permanecen en los humanos y estas células causan inflamación crónica e inducen la senescencia en las células vecinas. De animales como hidractiniaPodemos aprender cómo el envejecimiento puede ser beneficioso y ampliar nuestra comprensión del envejecimiento y la curación.

Anteriormente, los investigadores descubrieron esto. hidractinia Contiene un grupo especial de células madre para la regeneración. Las células madre pueden convertirse en otros tipos de células y, por tanto, son útiles para crear nuevas partes del cuerpo. En los humanos, las células madre funcionan principalmente en el desarrollo, pero los organismos altamente regenerativos las adoran. hidractinia Utilice células madre durante toda su vida. hidractinia Almacena sus células madre que impulsan la regeneración en la parte inferior de su cuerpo.

Sin embargo, cuando los investigadores extirpan la boca, una parte alejada de donde se encuentran las células madre, a la boca le crece un nuevo cuerpo. A diferencia de las células humanas, que controlan su propio destino, las células adultas de algunos organismos altamente regenerativos pueden volver a convertirse en células madre cuando el organismo resulta dañado, aunque este proceso no se comprende bien. Por lo tanto, los investigadores asumieron esto hidractinia Es necesario generar nuevas células madre y buscar señales moleculares que puedan dirigir este proceso.

Cuando las secuencias de ARN indicaron envejecimiento, los investigadores escanearon el genoma hidractinia Para secuencias como las de genes asociados al envejecimiento en humanos. De los tres genes que identificaron, uno estaba «activado» en células cercanas al sitio donde se cortó al animal. Cuando los investigadores eliminaron este gen, se bloqueó la capacidad de los animales para desarrollar células senescentes. Sin células senescentes, los animales no desarrollaron nuevas células madre y no pudieron regenerarse.

Los investigadores rastrearon las células senescentes que contenía. hidractinia Descubrir cómo este animal evita los efectos nocivos del envejecimiento. Inesperadamente, los animales expulsaron las células senescentes de sus bocas. Si bien los humanos no pueden deshacerse de las células senescentes tan fácilmente, las funciones de los genes asociados con el envejecimiento en ellas sí lo hacen. hidractinia Sugiere cómo ha evolucionado el proceso de envejecimiento.

Los humanos compartimos un antepasado la última vez. hidractinia -y sus parientes, las medusas y los corales- tienen más de 600 millones de años, y estos animales nunca envejecen en absoluto. Debido a estos factores, hidractinia Puede proporcionar información crucial sobre nuestros primeros ancestros animales. Por lo tanto, los investigadores sugieren que la regeneración puede haber sido la función original del envejecimiento en los primeros animales.

«Todavía no entendemos cómo las células senescentes desencadenan la regeneración o qué tan extendido está este proceso en el reino animal», dijo el Dr. Paxivanis. «Afortunadamente, al estudiar a algunos de nuestros parientes animales lejanos, podemos comenzar a desentrañar algunos de los secretos de la regeneración y el envejecimiento, secretos que eventualmente pueden hacer avanzar el campo de la medicina regenerativa y también el estudio de las enfermedades relacionadas con la edad».

Referencia: “La reprogramación celular inducida por el envejecimiento conduce al rejuvenecimiento de todo el cuerpo” por Miguel Salinas Saavedra, Gabriel Febremarsa, Helen R. Krasovec, Andreas D. Horkan y Uri Paksevanis, 30 de junio de 2023. Informes celulares.
doi: 10.1016/j.celrep.2023.112687