Descrita la primera via de senyalització del llinatge digestiu en planàries

La planària <i>Schmidtea mediterranea</i> és un cuc pla amb simetria bilateral que és emprat com a model clàssic en recerca sobre regeneració cel·lular i en l’estudi de cèl·lules mare.
La planària Schmidtea mediterranea és un cuc pla amb simetria bilateral que és emprat com a model clàssic en recerca sobre regeneració cel·lular i en l’estudi de cèl·lules mare.
Recerca
(19/05/2016)

Un estudi científic descriu per primer cop la funció dʼuna via de senyalització —en concret, la via dels receptors de factors de creixement epidèrmics (EGFR)— en la diferenciació del llinatge digestiu de les planàries. La via EGFR, molt conservada evolutivament, té un paper fonamental a lʼhora de regular la proliferació i diferenciació cel·lular en molts organismes (per exemple, les cèl·lules mare neurals dels mamífers), i està sobreactivada en la majoria de càncers humans. Lʼarticle, publicat a la prestigiosa revista Development, té com a autors els investigadors Francesc Cebrià, Sara Barberán i Susanna Fraguas, del Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística i de lʼInstitut de Biomedicina de la Universitat de Barcelona (IBUB).

La planària <i>Schmidtea mediterranea</i> és un cuc pla amb simetria bilateral que és emprat com a model clàssic en recerca sobre regeneració cel·lular i en l’estudi de cèl·lules mare.
La planària Schmidtea mediterranea és un cuc pla amb simetria bilateral que és emprat com a model clàssic en recerca sobre regeneració cel·lular i en l’estudi de cèl·lules mare.
Recerca
19/05/2016

Un estudi científic descriu per primer cop la funció dʼuna via de senyalització —en concret, la via dels receptors de factors de creixement epidèrmics (EGFR)— en la diferenciació del llinatge digestiu de les planàries. La via EGFR, molt conservada evolutivament, té un paper fonamental a lʼhora de regular la proliferació i diferenciació cel·lular en molts organismes (per exemple, les cèl·lules mare neurals dels mamífers), i està sobreactivada en la majoria de càncers humans. Lʼarticle, publicat a la prestigiosa revista Development, té com a autors els investigadors Francesc Cebrià, Sara Barberán i Susanna Fraguas, del Departament de Genètica, Microbiologia i Estadística i de lʼInstitut de Biomedicina de la Universitat de Barcelona (IBUB).

 

Estudiant el destí de les cèl·lules mare adultes en les planàries

 

La planària Schmidtea mediterranea és un invertebrat que sʼutilitza com a model en estudis de genètica del desenvolupament i en recerca biomèdica. Presenta una gran capacitat regenerativa, basada en unes cèl·lules mare adultes pluripotents —els neoblasts— que es mantenen durant tot el cicle vital de lʼorganisme, i és un model excepcional per estudiar el comportament dʼaquestes cèl·lules mare in vivo en processos de regeneració dʼun animal sencer a partir dʼuna petita part. En medicina regenerativa, la investigació amb planàries podria impulsar el disseny de futures teràpies basades en el trasplantament de cèl·lules mare o cèl·lules diferenciades a partir de cèl·lules mare en pacients afectats per malalties neurodegeneratives (Parkinson, Alzheimer, etc.), diabetis o patologies cardíaques.

Tal com explica el professor Francesc Cebrià, que ha dirigit aquest treball científic, «els neoblasts, que són les úniques cèl·lules amb capacitat de dividir-se, són necessaris per renovar les cèl·lules que es van morin dins de la renovació fisiològica normal o homeòstasi dels teixits. Quan tallem una planària, els neoblasts són igualment necessaris per regenerar tots els teixits i òrgans amputats».

«Encara no se sap com aquests progenitors acaben diferenciant-se en els diferents tipus cel·lulars», apunta Cebrià. En la gran majoria de casos, es desconeixien quines són les vies de senyalització o programes genètics que regulen aquesta diferenciació final dels diferents tipus cel·lulars a partir dels seus progenitors. Des de fa temps, se sap que els neoblasts no són una població cel·lular homogènia: alguns expressen ja factors de transcripció específics que els deriven cap a llinatges concrets. «És a dir —detalla lʼexpert—, ja no són neoblasts pluripotents sinó progenitors especialitzats: per exemple, progenitors que expressen els factors de transcripció sim o coe donaran lloc a determinats tipus neuronals, i sʼha postulat que progenitors que expressin els factors hnf4 o gata4/5/6 donarien lloc a cèl·lules digestives».

 

La via EGFR: revelant incògnites sobre la diferenciació cel·lular

 

Des de la descoberta dels factors de creixement epidèrmics (EGF) el 1962, aïllats per Stanley Cohen (premi Nobel de Medicina 1986), la ruta dels receptors de factors de creixement epidèrmics (EGFR) sʼha vinculat amb processos de proliferació cel·lular, càncer i amb el disseny de noves teràpies oncològiques. Estudis previs en les planàries suggerien que la via EGFR podria regular la diferenciació de diferents tipus cel·lulars (cèl·lules pigmentàries dels ulls, faringe, cèl·lules excretores o diferents tipus neuronals, etc.). No obstant això, encara no seʼn té cap evidència definitiva i són moltes les incògnites obertes sobre els mecanismes de diferenciació de les diverses cèl·lules progenitores en tipus cel·lulars concrets.

Aquest és el primer estudi científic que demostra el paper fonamental de la via dels EGFR en la diferenciació final dʼun tipus cel·lular concret: en aquest cas, les cèl·lules del sistema digestiu. Per obtenir els resultats, els experts han combinat experiments dʼinterferència dʼARN (ARNi) per silenciar la funció dels gens i marcatges amb lʼetinil-desoxiuridina (EdU), amb lʼobjectiu de conèixer el destí final de les cèl·lules descendents dels neoblasts.

Fins ara, altres treballs havien identificat alguns gens importants per a la regeneració del sistema digestiu. Però segons explica la investigadora Sara Barberán, primera autora de lʼestudi, «en aquells casos, no sʼhavia pogut determinar a quin nivell actuaven aquests gens». «En el nostre cas —continua—, es demostra per primera vegada que la via EGFR és important per regenerar i mantenir el sistema digestiu, i que, a més, és absolutament necessària perquè les cèl·lules progenitores del sistema digestiu puguin diferenciar-se en cèl·lules digestives madures».

Lʼequip de la Universitat de Barcelona ha caracteritzat la funció del gen Smed-egfr-1 en la via dels EGFR en les planàries, que està constituïda per 9 lligands tipus EGF i 6 receptors (EGFR). «El que hem constatat primer —explica Barberán— és que quan se silencia el gen Smed-egfr-1, les cèl·lules del sistema digestiu que van morint pel recanvi natural del teixit no poden ser reemplaçades per cèl·lules noves. Per això, en poques setmanes, el sistema digestiu va degenerant». Això passa perquè els progenitors dʼaquest llinatge no poden diferenciar-se i sʼacumulen fora del sistema digestiu. «Durant la regeneració dʼaquest teixit succeeix el mateix», assegura la investigadora.

 

Estudiant receptors i lligands a la via EGFR

 

A més de caracteritzar la funció del gen Smed-egfr-1, els experts també van poder determinar que lʼSmed-nrg-1 podria ser el lligand que facilitaria la diferenciació dels progenitors del sistema digestiu. Segons explica Barberán, «se sap que lʼSmed-nrg-1 mostra homologia amb lligands tipus EGF dʼaltres organismes. De manera destacada, quan fem experiments dʼARNi per silenciar el gen Smed-nrg-1, veiem que les planàries tenen els mateixos defectes que quan se silencia el gen Smed-egfr-1. És a dir, les planàries no poden ni regenerar ni mantenir el sistema digestiu, i això passa perquè els progenitors no poden diferenciar-se completament i sʼacumulen en el parènquima fora del sistema digestiu», apunten els autors.

El nou estudi dels experts de la UB i lʼIBUB és clau per constatar el paper del receptor Smed-egfr-1 i el possible lligand Smed-nrg-1 en la diferenciació dels progenitors del sistema digestiu. «Però en les planàries, la via dels EGFR consisteix en 9 lligands i 6 receptors. Per tant, ara caldrà veure si els altres receptors i lligands tenen també un paper en la diferenciació dʼaltres poblacions de cèl·lules progenitores», apunten els autors. Per això, ara estan estudiant el receptor Smed-egfr-3, que sʼexpressa en el sistema nerviós central, per veure si també té un paper en la diferenciació de les cèl·lules progenitores de les diferents poblacions neuronals dʼaquests animals. Si fos així, es podria concloure que la via EGFR pot tenir una funció general com a mitjancera de la diferenciació cel·lular en les planàries.