¿Cómo pasa una sola célula a convertirse en un organismo complejo? Dos equipos científicos han reconstruido el desarrollo embrionario del ratón mediante marcas genéticas que permiten rastrear la historia de sus células. Los mapas resultantes muestran cómo se relacionan sus linajes y cómo las células avanzan hacia la formación de los distintos tejidos y órganos.

Los hallazgos, publicados en las revistas Science y Cell, abren nuevas vías para comprender cómo se forma un mamífero desde sus primeras etapas, según explica Nature. Los millones de datos celulares obtenidos les permitieron reconocer parte del recorrido que transforma una célula fecundada en un embrión de ratón.

En lugar de observar cada división, han convertido el ADN en un "cuaderno de bitácora": las células acumulan marcas genéticas heredables que permiten remontarse a sus antepasadas y averiguar cuándo se separaron sus linajes.

El objetivo principal era descifrar el proceso biológico que forma al ratón mientras crece dentro del útero, donde es imposible vigilar cada división al microscopio. Uno de los mapas celulares más completos correspondía al gusano Caenorhabditis elegans, diminuto y transparente, cuyas 959 células somáticas fueron rastreadas manualmente. En un mamífero, con millones de células y un desarrollo menos predecible, el desafío es mucho mayor.

El equipo de la Universidad de Washington, en Estados Unidos, empleó una herramienta denominada DNA Typewriter, o "máquina de escribir de ADN". Mediante edición genética de precisión, introdujo secuencias diseñadas para registrar marcas, una tras otra, a medida que las células se dividían.

Cada célula transmite parte de ese historial a sus descendientes. Al comparar las marcas, los científicos infieren qué células comparten antepasados, cuándo se separaron sus ramas y qué tejidos acabaron formando.

El experimento siguió el desarrollo desde el cigoto hasta la mitad del décimo tercer día embrionario, cuando ya se han formado muchos de los principales órganos. Tras analizar un embrión, el equipo reconstruyó el árbol de linajes de alrededor de 1,28 millones de células, aproximadamente una décima parte del total estimado.

La información se combinó con perfiles de actividad genética, lo cual permite relacionar la historia de cada célula con su identidad: saber de dónde procede y qué camino ha seguido. Los datos pueden explorarse en una herramienta pública llamada NextCell.

La genética permite reconstruir el desarrollo de un embrión y descubrir cómo sus células se dividen y adquieren funciones especializadas. / Crédito: National Cancer Institute en Unsplash.

El segundo trabajo, dirigido por investigadores vinculados al Instituto Whitehead y al Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), se centró en una ventana anterior: la gastrulación y el inicio de la formación de órganos. Su sistema, PEtracer, dejó marcas heredables y combinó el árbol celular con análisis de ARN.

El estudio examinó más de 1,4 millones de células de 16 embriones, recogidos en intervalos de medio día entre los días embrionarios 7 y medio y 10. Los investigadores lograron resolver aproximadamente el 75 % de las divisiones celulares en ese período.

Los mapas revelan que el desarrollo combina regularidad y flexibilidad. Aunque los embriones no son copias idénticas y pueden llegar a un resultado anatómico parecido por trayectorias diferentes, la arquitectura general de sus linajes resultó notablemente reproducible.

Los científicos estudiaron cuándo las células restringen sus posibles destinos, cómo se distribuyen las poblaciones progenitoras y qué relación existe entre su historia, su posición y las señales que reciben. Entre los procesos analizados figuran la especialización de la cresta neural, el origen de las células endoteliales que recubren los vasos sanguíneos y el alargamiento del eje corporal, entre otros.

El avance se sustentó en unir dos tipos de información difíciles de obtener a la vez: el estado actual de una célula y su pasado. La actividad de los genes ofrece una fotografía de lo que está haciendo, en tanto que las marcas de ADN permiten reconstruir la "película" de sus divisiones.

La técnica no registra cada acontecimiento de forma perfecta y depende de la calidad de las marcas y del muestreo, pero acerca la biología del desarrollo a una descripción cuantitativa del embrión completo, en lugar de limitarse a muestras aisladas.

Estos mapas pueden ayudar a localizar cuándo se originan ciertos tipos celulares, formular hipótesis sobre malformaciones e interpretar modelos de tejidos u organoides. También podrían orientar, a más largo plazo, estudios sobre regeneración y enfermedades humanas.

Fuente: Levante - EMV