La peluda criatura marina reescribe la ciencia

Un primo de las medusas y los corales puede regenerar todo su cuerpo con la ayuda de células «envejecidas».

Investigadores de los Institutos Nacionales de Salud y sus socios han descubierto nuevos conocimientos sobre la curación y el envejecimiento al estudiar una pequeña criatura marina capaz de regenerar todo su cuerpo usando sólo su boca. Analizaron el ARN secuencia de Hidractinia symbiolongicarpusuna pequeña criatura animal con forma de tubo que habita en los caparazones de los cangrejos ermitaños.

Al igual que el hidractinia comenzaban a regenerar nuevos cuerpos, los investigadores detectaron una firma molecular asociada al proceso biológico de envejecimiento, también conocido como senescencia. Según el estudio publicado en Informes celulares, hidractinia demuestra que los procesos biológicos fundamentales de curación y envejecimiento están entrelazados, proporcionando una nueva perspectiva sobre cómo ha evolucionado el envejecimiento.

«Estudios como este que exploran la biología de organismos inusuales revelan cuán universales son muchos procesos biológicos y cuánto aún necesitamos comprender sobre sus funciones, relaciones y evolución», dijo Charles Rotimi, Ph.D., director del Programa de investigación intramuros del Instituto Nacional de Investigación del Genoma Humano (NHGRI), parte de los NIH. «Estos descubrimientos tienen un gran potencial para proporcionar nuevos conocimientos sobre la biología humana».

Las células madre de hidractina que impulsan la regeneración se almacenan en la parte inferior del tronco del cuerpo del animal, lejos de la boca. Crédito: Darryl Leja, 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 tienen cierta capacidad para regenerarse, como curar un hueso roto o incluso hacer crecer un hígado dañado. Algunos otros animales, como las salamandras y el pez cebra, pueden reemplazar extremidades enteras y reconstituir una variedad de órganos. Sin embargo, los animales con cuerpos simples, como hidractiniaa menudo tienen las capacidades regenerativas más extremas, como hacer crecer un cuerpo completamente nuevo a partir de un trozo de tejido.

El papel regenerativo de la senescencia contrasta con el que se encuentra en las células humanas. «La mayoría de los estudios sobre la senescencia están relacionados con la inflamación crónica, el cáncer y las enfermedades relacionadas con la edad», afirmó Andy Baxevanis, Ph.D., científico principal del NHGRI y autor del estudio. “Por lo general, en los humanos, las células senescentes permanecen senescentes y estas células causan inflamación crónica e inducen el envejecimiento en las células adyacentes. De animales como hidractiniapodemos aprender cómo la senescencia puede ser beneficiosa y ampliar nuestra comprensión del envejecimiento y la curación”.

Anteriormente, los investigadores habían descubierto esto. hidractinia Tiene un grupo especial de células madre para la regeneración. Las células madre pueden transformarse en otros tipos de células y, por tanto, son útiles para crear nuevas partes del cuerpo. En los humanos, las células madre actúan principalmente en el desarrollo, pero atraen a organismos altamente regenerativos. hidractinia utilizan células madre durante toda su vida. hidractinia almacena sus células madre que impulsan la regeneración en la parte inferior del tronco de su cuerpo.

Sin embargo, cuando los investigadores extirpan la boca (una parte alejada de donde residen las células madre), se desarrolla un nuevo cuerpo en la boca. A diferencia de las células humanas, que están encerradas en su destino, las células adultas de algunos organismos altamente regenerativos pueden transformarse en células madre cuando el organismo resulta dañado, aunque este proceso no se comprende bien. Los investigadores luego teorizaron hidractinia debe generar nuevas células madre y buscar señales moleculares que puedan dirigir este proceso.

Cuando la secuenciación del ARN indicó senescencia, los investigadores escanearon su genoma hidractinia para secuencias como las de genes relacionados con la senescencia en humanos. De los tres genes identificados, uno estaba «activado» en células cercanas al sitio donde se había cortado al animal. Cuando los investigadores eliminaron este gen, la capacidad de los animales para desarrollar células senescentes quedó bloqueada y, sin las células senescentes, los animales no desarrollaron nuevas células madre y no pudieron regenerarse.

Los investigadores localizaron las células senescentes. hidractinia para descubrir cómo este animal evade los efectos nocivos de la senescencia. Inesperadamente, los animales expulsaron células senescentes de la boca. Si bien los humanos no pueden deshacerse de las células envejecidas tan fácilmente, las funciones de los genes relacionados con la senescencia son importantes hidractinia sugerir cómo evolucionó el proceso de envejecimiento.

Los humanos compartimos por última vez un antepasado hidractinia – y sus parientes cercanos, las medusas y los corales – hace más de 600 millones de años, y estos animales no envejecen en absoluto. Debido a estos factores, hidractinia 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.

«Aún no entendemos cómo las células senescentes desencadenan la regeneración o qué tan extendido está este proceso en el reino animal», dijo el Dr. Baxevanis. «Afortunadamente, al estudiar a algunos de nuestros parientes animales más lejanos, podemos comenzar a descubrir algunos de los secretos de la regeneración y el envejecimiento, secretos que en última instancia podrían hacer avanzar el campo de la medicina regenerativa e incluso el estudio de las enfermedades relacionadas con la edad».

Referencia: “La reprogramación celular inducida por la senescencia impulsa la regeneración de cnidarios en todo el cuerpo” por Miguel Salinas-Saavedra, Gabriel Febrimarsa, Helen R. Krasovec, Andreas D. Horkan y Uri Baxevanis, 30 de junio de 2023, Informes celulares.
DOI: 10.1016/j.celrep.2023.112687