Las primeras etapas del desarrollo embrionario son tumultuosas. Implican una secuencia rápida de eventos, incluyendo la división celular, la diferenciación y el movimiento de muchos compartimentos dentro de cada célula. Al igual que la actuación de una orquesta en la que cada miembro de la banda debe comenzar a tocar en el momento exacto y en perfecta armonía, estos procesos deben sincronizarse y coordinarse con perfecta precisión para garantizar que el embrión se desarrolle normalmente.
Un nuevo estudio explica cómo las células dan sentido a este caos. La proteína NKX1-2 desempeña un papel crucial, según la investigación publicada en la revista Stem Cell Reports por la profesora de investigación ICREA Pia Cosma en el Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona, y el profesor Andrea Califano, presidente del Chan Zuckerberg Biohub New York y profesor en la Universidad de Columbia.
NKX1-2 se comporta como un director de orquesta, asegurándose de que las instrucciones genéticas para el desarrollo del embrión se ejecuten correctamente y en los momentos adecuados. La proteína ayuda a gestionar la producción y organización de la maquinaria celular para producir proteínas (como los ribosomas) y también es crucial para mantener los cromosomas organizados y distribuidos adecuadamente cuando las células se dividen.
Cuando el equipo científico inhibió la función de NKX1-2 en ratones, encontraron que el nucléolo (una parte del núcleo que ensambla los ribosomas) estaba gravemente alterado, interrumpiendo la capacidad del embrión para producir ribosomas correctamente. También encontraron que los embriones de 2 a 4 células no podían distribuir los cromosomas correctamente durante la división celular y dejaban de crecer en estas etapas muy tempranas del desarrollo.
"NKX1-2 pertenece a una familia de proteínas que se sabe que desempeñan un papel crucial en las primeras etapas del desarrollo y también en la formación de órganos. Si bien sabíamos que los miembros de esta familia eran importantes en el desarrollo general, el papel específico de NKX1-2, especialmente en las primeras etapas embrionarias, no se entendía bien", explica la profesora de investigación ICREA Pia Cosma, una de las autoras principales del estudio.
Dado que los procesos de desarrollo temprano entre ratones y humanos son similares, los hallazgos ofrecen nuevas pistas sobre las causas inexplicables de los problemas de desarrollo, incluidos los abortos espontáneos. Estos a menudo ocurren como resultado de anomalías cromosómicas, que pueden surgir de problemas como los observados en el estudio: segregación cromosómica inadecuada y errores de división celular. Estudios futuros podrían explorar si existe una contrapartida humana que influya en estos procesos fundamentales como lo hace en ratones, y qué sucede cuando falla.
Los autores del estudio sospechan que aún quedan más "directores de orquesta" por descubrir. "NKX1-2 se expresa en niveles muy bajos, lo que hace que sea extremadamente difícil de detectar. Es como tratar de encontrar una aguja en un pajar usando métodos tradicionales en biología. La repetición de nuestros métodos podría ayudar a encontrar otros elementos raros y críticos que históricamente se han pasado por alto", añade la Dra. Cosma.
Imagen: Embriones de ratón en las primeras fases de desarrollo. Crédito: Shoma Nakagawa / Centro de Regulación Genómica
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