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Logran que la pata amputada de una rana vuelva a crecer

Logran que la pata amputada de una rana vuelva a crecer


Ranas de uñas africanas

Las ranas, a diferencia de sus primas salamandras, no pueden regenerar las extremidades perdidas, pero un nuevo y fascinante experimento sugiere que es posible que las ranas vuelvan a crecer parcialmente las partes del cuerpo que les faltan en las condiciones adecuadas.

Un artículo publicado en Science Advances describe un nuevo tratamiento que hizo posible que las ranas de uñas africanas (Xenopus laevis) volvieran a crecer parcialmente sus extremidades traseras amputadas. El tratamiento consistió en cinco medicamentos diferentes y un dispositivo portátil, llamado “BioDome”. La exposición a este cóctel químico durante solo 24 horas facilitó un período regenerativo que duró 18 meses, según la investigación, dirigida por investigadores de la Universidad de Tufts y el Instituto Wyss de la Universidad de Harvard.

“Es emocionante ver que los medicamentos que seleccionamos estaban ayudando a crear una extremidad casi completa”, dijo en un comunicado Nirosha Murugan, la primera autora del artículo e investigadora de Tufts. “El hecho de que solo requirió una breve exposición a las drogas para poner en marcha un proceso de regeneración de meses sugiere que las ranas y quizás otros animales pueden tener capacidades regenerativas latentes que pueden activarse”.

Es un logro emocionante, ya que sugiere que los animales que de otro modo serían incapaces de regenerarse espontáneamente pueden, bajo ciertas condiciones, recuperar las extremidades perdidas y posiblemente otras partes del cuerpo, como órganos y tejidos. Es posible que esta estrategia exacta no funcione para los humanos, pero el nuevo artículo podría informar estudios futuros con la esperanza de desarrollar algo similar para los mamíferos. Dicho esto, la nueva investigación es muy preliminar y requiere más trabajo para confirmar los resultados y dilucidar mejor los mecanismos responsables de la regeneración observada.

Secuencia de imágenes que muestran el crecimiento de una anca de rana a lo largo de 2,5 a 18 meses. La fila superior no muestra ningún tratamiento, la fila del medio muestra el crecimiento como resultado del BioDome solo y la tercera fila muestra el crecimiento como resultado del tratamiento multimedicamentoso o MDT

Secuencia de imágenes que muestran el crecimiento de una anca de rana a lo largo de 2,5 a 18 meses. La fila superior no muestra ningún tratamiento, la fila del medio muestra el crecimiento como resultado del BioDome solo y la tercera fila muestra el crecimiento como resultado del tratamiento multimedicamentoso o MDT
Imagen: N. J. Murugan et al., 2022/Science Advances

Las salamandras, las estrellas de mar, los cangrejos y algunas lagartijas pueden regenerar partes del cuerpo perdidas, pero no las ranas. Tampoco los mamíferos, aunque el hígado humano puede volver a crecer hasta su tamaño completo incluso después de que se haya eliminado el 90% de él. Y como aprendieron los científicos en 2019, también tenemos la capacidad de regenerar el cartílago lesionado o con exceso de trabajo en nuestras articulaciones. En cuanto a la regeneración de los dedos perdidos o de una pierna entera, eso no es posible dada la forma en que funciona la cicatrización de heridas en los mamíferos; en su mayor parte, nuestras lesiones se cubren con tejido cicatricial, lo que ayuda a protegerlas de infecciones o daños mayores.

Michael Levin, coautor del nuevo estudio y biólogo de Tufts, ha pasado más de 20 años tratando de comprender cómo los lotes de células toman decisiones sobre lo que van a construir. Esta investigación es importante, ya que los conocimientos resultantes podrían conducir a tratamientos para defectos de nacimiento, cáncer, lesiones traumáticas, envejecimiento y posiblemente regeneración de tejidos y extremidades.

“La gente ha estado trabajando en la regeneración de extremidades durante mucho tiempo, estudiando animales como las salamandras que ya regeneran órganos”, me explicó Levin en un correo electrónico. “Nuestro enfoque es diferente de otros que se centran en los implantes de células madre o la edición del genoma: en lugar de tratar de microgestionar el proceso, buscamos señales breves que convenzan a las células para que vuelvan a hacer lo que ya hicieron en el desarrollo embrionario”.

Para hacer esto convincente, Levin y sus colegas prepararon un elixir que contenía cinco medicamentos, que en conjunto impulsaron la proliferación celular, redujeron la inflamación, empujaron a las células al modo de reparación, inhibieron la producción de colágeno (que puede conducir a la formación de cicatrices) y facilitaron el crecimiento de fibras nerviosas, vasos sanguíneos y músculos.

Para el experimento, el equipo amputó las extremidades traseras de 115 ranas con garras africanas hembras adultas. En cuanto a la ética involucrada, Levin dijo que su equipo tenía “un protocolo extenso, aprobado por un comité de veterinarios y expertos en animales acuáticos”, y se utilizó anestesia general para minimizar la angustia. “El respeto por los animales es un aspecto clave de todo nuestro trabajo”, agregó.

Los ingredientes del cóctel químico fueron claramente críticos para el éxito, pero también lo fue el biorreactor. El dispositivo portátil inhibió el proceso habitual de cerrar el muñón y, en cambio, alentó la regeneración de la extremidad. El uso de BioDome ayudó a “imitar un entorno similar al amniótico que, junto con los medicamentos adecuados, permite que el proceso de reconstrucción continúe sin la interferencia del tejido cicatricial”, David Kaplan, coautor del estudio e ingeniero de Tufts, en el comunicado.

Las extremidades tardaron muchos meses en volver a crecer, pero los resultados fueron espectaculares. Las patas traseras regeneradas eran casi completamente funcionales, exhibiendo una estructura ósea y tejidos internos similares (incluidas las neuronas) en comparación con el original. Las ranas incluso regeneraron varios dedos de los pies, aunque sin huesos. En las pruebas, las ranas nadaron a través del agua en su forma típica y también reaccionaron cuando se pincharon las patas regeneradas.

“Nuestros datos colectivos sugieren que las intervenciones dirigidas tempranas pueden trasladar la carga de la regeneración a la extremidad misma, eludiendo la dependencia de estrategias terapéuticas a más largo plazo como el uso de células madre, tratamientos serializados y otros medios de microgestión persistente del crecimiento y patrones restauradores”, escriben los científicos en su artículo.

Como las ranas y los humanos son muy diferentes en lo que respecta a su biología, le pregunté a Levin qué tan traducibles son los hallazgos a los mamíferos.

“Todos los animales vertebrados comparten maquinaria clave de control anatómico. Si las salamandras pueden regenerarse, también es posible para nosotros”, respondió. “Es posible que necesitemos ajustar el BioDome y el cóctel, y ciertamente aún no estamos listos para los ensayos en humanos, pero creo que este es el camino hacia la regeneración médica, eventualmente. Y no solo para las extremidades: no hay nada en ese cóctel que sea específico para las extremidades, es una señal que le dice a las células que crezcan lo que normalmente va allí”.

En cuanto a los próximos pasos, el equipo planea probar nuevos cócteles en ratones y luego optimizar la mezcla según sea necesario.

Los investigadores especulan que el tratamiento activó una vía molecular asociada con el desarrollo embrionario, pero la investigación futura debería investigar esto más a fondo. También sería bueno ver a otros investigadores replicar estos resultados y profundizar en los procesos regenerativos exactos involucrados. Sin embargo, es un comienzo prometedor y una nueva dirección emocionante para futuras investigaciones.



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