Un grupo de especialistas vinculados al Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) ha logrado descifrar el complejo proceso biológico que faculta al pez cebra para reconstruir íntegramente un órgano que ha sufrido daños en un periodo de apenas siete días.
Este trabajo científico internacional fue realizado en conjunto con el Centro Helmholtz de Múnich, ubicado en Alemania, y la Universidad de Nottingham, en el Reino Unido. Los hallazgos, que han sido difundidos a través de la revista académica Journal of Theoretical Biology, ofrecen herramientas fundamentales para comprender la regeneración orgánica y sus posibles aplicaciones en tratamientos para seres humanos.
La investigación se enfocó en los denominados neuromastos del pez cebra, que son órganos sensoriales críticos para que la especie perciba movimientos y vibraciones en el entorno acuático. Los resultados experimentales confirmaron que, tras una lesión, el animal es capaz de recobrar tanto la funcionalidad total como las dimensiones originales del órgano en una semana, mediante un sofisticado sistema de comunicación entre células adyacentes.
Este descubrimiento es de gran relevancia, ya que podría orientar el desarrollo de nuevas metodologías para la reparación de órganos sensoriales en personas, como ocurre con el oído interno, cuya capacidad de regeneración natural es sumamente limitada en nuestra especie.
Durante las pruebas de laboratorio, el pez cebra consiguió reconstruir hasta el 90% del órgano afectado en el lapso de una semana, partiendo únicamente de un remanente de cuatro a diez células supervivientes. La clave de esta proeza reside en lo que los científicos denominan una “señal de detección local”: las células inician un proceso de multiplicación hasta que se encuentran rodeadas por una cantidad específica de células de su mismo tipo, momento en el cual la proliferación se detiene para mantener la estructura original.
“La llamamos señal de detección local, y va en línea con lo más simple de la biología: las células funcionan y se orientan en estrecha relación con su entorno, y naturalmente tienden a volver a esas condiciones”
, detalló Osvaldo Chara, líder de la investigación y exintegrante del CONICET en el Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos (IFLYSIB, CONICET-UNLP), quien actualmente se desempeña en la Universidad de Nottingham.
El pez cebra como modelo biológico y su conexión con el ser humano
El estudio de organismos con capacidades regenerativas tan potentes permite desentrañar mecanismos biológicos que los seres humanos adultos no poseen de forma activa.
Sobre este punto, Natalia Lavalle, física y autora del estudio que participó como becaria del CONICET en el IFLYSIB, explicó lo siguiente:
“Conocer cómo es posible para algunos organismos reparar y restaurar la función y estructura de un órgano u otra parte del cuerpo dañada es el primer paso fundamental para saber si es una característica que los seres humanos alguna vez tuvimos pero perdimos con la evolución, y si eventualmente persiste en nuestro ADN y hay alguna forma de recuperarla”
.
El uso del pez cebra como modelo de investigación es recurrente no solo por su capacidad para regenerar el cerebro, el corazón o los neuromastos, sino también debido a que posee un alto porcentaje de similitud genética con los seres humanos.
Chara agregó que muchos de los procesos moleculares identificados en este animal están presentes en otras especies, incluida la humana, aunque todavía no existe una respuesta definitiva sobre las razones por las cuales la capacidad de regeneración varía de forma tan drástica entre los seres vivos.
Metodología y resultados de la investigación
Para llevar a cabo el estudio, los científicos provocaron daños en los neuromastos de larvas de pez cebra utilizando tecnología láser. Posteriormente, emplearon simulaciones computacionales diseñadas en Argentina para monitorear paso a paso el proceso de restauración.
Los neuromastos adultos cuentan con una estructura de entre 60 y 70 células. Estos órganos están compuestos por diversos tipos celulares: sensoriales (ciliadas), de manto y sustentaculares. Se observó que, ante un daño severo donde quedan pocas células sustentaculares, estas activan su pluripotencia para actuar como células madre, generando todos los componentes necesarios para reconstruir el órgano.
El factor determinante es la regulación del crecimiento celular mediante la señal de detección local. Tanto los experimentos prácticos como los modelos digitales confirmaron que la regeneración devuelve el tamaño, la forma y el conteo celular exacto en el tiempo previsto de siete días.
Potencial en la medicina del futuro
La proximidad genética entre el pez cebra y el hombre plantea la posibilidad de desarrollar técnicas que activen células madre para subsanar órganos sensoriales dañados en pacientes.
Lavalle destacó que, si bien muchas de estas funciones se perdieron evolutivamente, la información genética subyacente podría ser aprovechada:
“Entender cómo las células ‘cuentan’ cuántas vecinas tienen y cuándo detener su proliferación puede ayudarnos a diseñar estrategias para la recuperación de funciones sensoriales en humanos”
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Desde el CONICET se remarcó que el éxito de este descubrimiento reside en la colaboración entre distintas áreas del conocimiento y el trabajo conjunto a nivel internacional. Chara concluyó señalando que la integración de diversas disciplinas fue esencial para alcanzar este nuevo entendimiento biológico.
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