Modelo 3D “in vitro” revela cómo se origina la columna vertebral

¿Sabías que el desarrollo del crecimiento humano es más lento que otras especies? Las vértebras se desarrollan a partir de los somitas, unas estructuras segmentadas formadas a ambos lados del tubo neural (que dará lugar al sistema nervioso central con el encéfalo y médula espinal) durante el desarrollo embrionario.

Es por ello que la columna vertebral es la estructura central de soporte del esqueleto, porque no solo proporciona fijación a los músculos, sino que también protege la médula espinal y las raíces nerviosas.

Conocer la escala de tiempo de maduración de este órgano es esencial para identificar posibles defectos en su desarrollo que suelen causan enfermedades hereditarias raras. Es por ello que investigadores del grupo Miki Ebisuya de EMBL Barcelona crearon un modelo 3D in vitro que imita cómo se forman las estructuras que dan lugar a la columna vertebral.

Somitas. Nature Communications.

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¿Cómo lo hicieron?

“Por primera vez, hemos podido crear en el laboratorio pares periódicos de somitas maduros humanos vinculadas al reloj de segmentación”, aseguró Marina Sanaki-Matsumiya, primera autora del estudio publicado en la revista Nature Communications.

Los relojes de segmentación humanos y de ratón se recapitularon a partir de células madre pluripotentes. El reloj de segmentación del ratón mostró reacciones bioquímicas más rápidas y un período de oscilación más corto (2 horas), mientras que el de los humanos mostró reacciones más lentas y un período más largo (5 horas). Nature Communications.

Los investigadores desarrollaron un modelo de formación de somitas humanos, proceso conocido como somitogénesis. Para ello, el equipo cultivó células madre humanas pluripotentes inducidas con una gran cantidad de moléculas de señalización que impulsan la diferenciación celular.

Este proceso condujo a la formación de somitoides, que serían los equivalentes in vitro de las estructuras precursoras de los somitas humanos.

“Los somitoides que creamos, independientemente del número de células iniciales, tenían un tamaño de somita que era constante. No aumentaba aunque lo hiciera el número de células iniciales”, explicó la experta sobre el proceso.

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El próximo paso se centrará en crear somitoides de diferentes especies, medir su proliferación celular y la velocidad de migración de las células para establecer qué y cómo la somitogénesis es diferente entre las especies humanas y animales.

Manipulación optogenética de formas organoides . Nuestra herramienta optogenética induce la constricción apical en células de mamíferos (izquierda). La iluminación de un organoide de vesícula óptica provocó la contracción de la luz apical (derecha).