Cartografían el mecanismo que evita que salgan brazos en la cabeza

Cuando una persona aún está en el vientre de su madre, todo son posibilidades. Desde el punto de vista vital, sí, pero también desde la perspectiva biológica. Las células del embrión, aún sin diferenciar, podrían llegar a convertirse en cualquier parte de un cuerpo, pero existe un mecanismo que determina con una precisión asombrosa cuántas células deberán convertirse en brazos o cuántas en ojos, y no solo eso.

Este sistema de organización, perfeccionado durante millones de años de evolución, también coloca cada tipo de célula en su lugar. Las que forman el cuello por debajo de la cabeza y no al revés y el corazón dentro de la caja torácica, y no al contrario.

Comprender este proceso es muy importante para conocer cómo nos desarrollamos, por qué en ocasiones el sistema falla y surgen malformaciones e incluso por qué aparecen enfermedades como el cáncer. Ahora, un grupo internacional de investigadores liderado por científicos del Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares (CNIC) han elaborado un mapa en el que identifican las regiones del genoma en las que se produce el intercambio de información necesario para que las células sepan cuál es su papel particular en la misión colectiva de formar un organismo sano.

En esta misión están, por un lado, los genes, que por sí mismos no hacen nada: son unos mandados. Para que un grupo de genes que puede producir células con las que construir un ojo o un dedo comience a funcionar, necesita la orden que le da una especie de capataces que son los factores de transcripción.

Estos factores activan y desactivan a los genes dependiendo de si su función se necesita o no en un momento determinado y lo hacen pegándose a una zona particular del ADN, el manual de instrucciones que determina cómo será un organismo. Que la tarea se realice casi siempre con eficacia es admirable, porque cada uno en nuestro genoma contamos con 3.000 millones de letras (llamadas bases) que forman combinaciones que transmiten informaciones muy distintas.

"Lo que hemos hecho es utilizar una técnica que se llama ChIP-seq para detectar todos los sitios de unión dentro del genoma para tres factores de transcripción esenciales para determinar qué tipo celular ha de reprimirse o activarse", explica Miguel Torres, investigador del CNIC y coautor de un artículo publicado en la revista Cell Reports en el que se detallan estos hallazgos. Estos factores también controlan si una célula se divide más o menos, un efecto muy relevante en el inicio del cáncer.

Estos agentes esenciales en el desarrollo animal forman parte del sistema Hox, que permite establecer la orientación cabeza-cola en los animales indicando a qué altura deben formarse los distintos órganos. Además, también establece los ejes principal y secundario de las extremidades, marcando dónde se tienen que formar las partes del brazo y diferenciando los dedos de la mano o las distintas regiones del corazón.

Dianas para tratamientos

Como sucede con frecuencia en la investigación genómica, con su estudio los investigadores se dieron cuenta de que el funcionamiento de este mecanismo era más complejo de lo que creían. "Hasta ahora pensábamos que estos tres factores cooperaban y realizaban funciones similares, pero no es así", cuenta Torres.

Los autores del artículo, en el que han colaborado científicos de Berlín, Moscú y Milán, observaron en su mapa que cada una de estas proteínas que ayudan a gestionar la construcción de los animales tiene preferencias. "Por ejemplo, hemos visto que las proteínas Meis y Prep, que hasta ahora se consideraban equivalentes, tienen funciones muy distintas e incluso antagónicas", señala el investigador del CNIC. "Meis interacciona mucho con los Hox e incentiva la aparición de tumores, mientras que Prep interacciona poco con las proteínas Hox y va contra la formación de tumores", añade.

Además de observar dónde se acoplan estos factores para determinar qué tipo de células va a producir el organismo, los investigadores han jugado con la actividad de estas proteínas, desactivándolas por medio de mutaciones inducidas para ver qué reacción produce en los diferentes genes la presencia de su mensaje o su ausencia. De esta manera, los autores del artículo quieren observar cómo seleccionan los Hox sus genes diana y cómo funcionan tanto en condiciones normales como patológicas.

Por el momento, la cantidad de genes afectados por los cambios que introdujeron los investigadores es demasiado grande, pero en el futuro el conocimiento aportado por estudios como este podría servir para identificar cambios que desencadenan enfermedades y atacarlos con tratamientos que reparen los entuertos provocados por estos capataces genéticos cuando no hacen bien su trabajo.

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