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Este hallazgo, publicado esta semana en Proceedings of the National Academy of Sciences, responde a la vieja pregunta de por qué la regeneración de la cola es perfecta en la salamandra e imperfecta en el lagarto, y puede servir como un peldaño para entender por qué los ratones no pueden regenerar sus colas en absoluto.
«El modelo animal tradicional para la regeneración es la salamandra», dijo el autor principal Thomas P. Lozito, Ph.D., profesor adjunto del Departamento de Cirugía Ortopédica de Pitt, del Centro de Ingeniería Celular y Molecular y del Instituto McGowan de Medicina Regenerativa. «Las salamandras pueden regenerar una amplia variedad de tejidos -cerebro, corazón, partes de sus ojos, extremidades, colas-, pero tienen clases enteras de tipos de moléculas y tejidos que simplemente no se encuentran en los mamíferos, por lo que realmente no hemos podido aplicar mucho de lo que encontramos en la salamandra a los seres humanos».
Según Lozito, si el objetivo es trasladar la investigación sobre regeneración a especies no regeneradoras como los seres humanos, el lagarto es un modelo mucho mejor que la salamandra. Los lagartos son el pariente más cercano a los mamíferos que puede regenerar un apéndice, y tienen un genoma y una bioquímica similares. Pero los lagartos no pueden regenerar en absoluto las extremidades perdidas, y sus colas regeneradas son mucho más simples que las originales.
«Se puede distinguir fácilmente un lagarto con una cola regenerada», dijo Lozito. «No acierta en nada. Las escamas son diferentes; el patrón de color es diferente, y luego cuando miras dentro de la cola, todos los tejidos son diferentes. No hay hueso; el esqueleto es completamente cartilaginoso, sólo tubos dentro de tubos.»
Entender lo que separa la regeneración perfecta en la salamandra de la regeneración imperfecta en la lagartija sienta las bases para tender un puente a las especies no regeneradoras, dijo Lozito.
La lagartija elegida por Lozito es la salamanquesa de luto, que tiene varias propiedades interesantes, entre ellas una alta tolerancia al trasplante.
Esta característica permitió a su equipo tomar células madre neurales -los precursores nacientes de las neuronas y la glía, las células no neuronales que las rodean- de la salamandra e insertarlas en el muñón de la cola del lagarto que se estaba regenerando. El objetivo era ver qué frena la regeneración de la cola en la lagartija: el entorno bioquímico o las células madre nativas de la lagartija.
Descubrieron que las células madre de salamandra trasplantadas conservaban su capacidad de diferenciarse en múltiples tipos de células, incluidas las neuronas. Por el contrario, las células madre neuronales de la lagartija sólo podían convertirse en células gliales, que no procesan los mensajes que dirigen el movimiento y la sensación.
«Fue una agradable sorpresa», dijo el autor principal, el doctor Aaron Sun, un médico-científico en prácticas de Pitt que completó parte de su investigación en el laboratorio de Lozito. «Y viene a demostrar que tal vez los procesos regenerativos siguen estando algo conservados».
Pero quizás la observación más sorprendente, según Sun, es que las «células madre neurales» tradicionalmente descritas que impulsan la regeneración en el lagarto no son «verdaderas» células madre neurales en absoluto. Aunque cumplen muchas de las características clásicas, les falta una característica definitoria: la capacidad de generar una diversidad de tipos celulares.
Eso explica por qué no hay una regeneración perfecta de la cola en la lagartija, dijo Lozito. Las células madre neurales no pueden producir los diferentes tipos de células que se necesitarían para recrear las asimetrías de la médula espinal original, lo que a su vez obstaculiza el desarrollo de las vértebras óseas.
«La médula espinal es el regulador maestro de la regeneración de la cola, y estas diferencias que estamos viendo entre las colas de lagartijas y salamandras se deben a diferencias en la calidad de las células madre», dijo Lozito. «Todo se debe a las células madre neurales».