Identificando Genes Claves Para La Regeneración | HHMI BioInteractive Video
Summary
TLDREl video ofrece una visión fascinante sobre la regeneración en las planarias, organismos capaces de regenerar partes de su cuerpo amputadas. Alejandro Sánchez Alvarado, investigador en el campo, ha estudiado desde 1998 cómo estas criaturas planas logran esta hazaña. La investigación se centra en las células troncales presentes en abundancia a lo largo de la vida de las planarias, las cuales son fundamentales para la regeneración. Se explora la importancia de la beta-catenina y la proteína APC en el proceso de regeneración, y cómo su manipulación puede afectar el resultado. Los hallazgos sugieren que la actividad de la beta-catenina es clave para entender la diferenciación entre la regeneración de cabezas y colas en las planarias. Este estudio podría tener implicaciones significativas para la comprensión de la regeneración en humanos y mejorar nuestra conocimiento de la biología de la vida.
Takeaways
- 🐌 Las planarias son interesantes porque pueden regenerarse después de ser cortadas en pedazos.
- 🧪 El laboratorio ha estado estudiando planarias desde 1998 para entender las leyes fundamentales del proceso de regeneración.
- 🧬 La regeneración es importante para la salud humana, ya que nuestra capacidad para regenerar tejidos como la piel o la sangre es limitada.
- 🌍 Existen casi 10,000 especies de planarias que se encuentran en todo el mundo.
- 🔍 La mejor manera de encontrar planarias es levantar piedras en la orilla de riachuelos o lagos.
- 🌟 Las células troncales son clave en la regeneración; en las planarias, estas células son abundantes a lo largo de toda la vida del animal.
- 🛠️ El proceso de regeneración involucra señales moleculares que guían a las células troncales a reconstruir la parte faltante del cuerpo.
- 🧬 La técnica de ARN interferente se utiliza para bloquear la producción de proteínas específicas y estudiar su efecto en la regeneración.
- 🧬 La beta-catenina es una proteína importante en el desarrollo embrionario y en la regeneración en planarias.
- 🔄 Al manipular la beta-catenina y la proteína APC, se puede afectar el proceso de regeneración, lo que lleva a anomalías como planarias con dos cabezas o colas adicionales.
- 🔬 Los experimentos en planarias pueden ayudar a entender mejor la biología de la regeneración en humanos y tener implicaciones prácticas y filosóficas profundas.
Q & A
¿Por qué son interesantes las planarias para la ciencia?
-Las planarias son interesantes porque tienen la capacidad de regenerarse a sí mismas después de ser cortadas en pedazos, lo que les permite regenerar partes amputadas de sus cuerpos.
¿Cuál es la habilidad impresionante que tienen las planarias y qué es lo que los científicos quieren comprender?
-Las planarias tienen la habilidad de regenerar partes amputadas de sus cuerpos. Los científicos quieren comprender las leyes fundamentales de este proceso para que esto pueda ser importante para nuestra propia salud.
¿Por qué la regeneración de tejidos es importante para los humanos?
-La regeneración de tejidos es importante para los humanos porque dependemos de nuestra capacidad de regenerar ciertos tejidos como la piel o la sangre, por ejemplo, durante el desarrollo embrionario o para sanar tejidos dañados.
¿Cuántas especies de planarias existen y cómo se pueden encontrar?
-Existen casi 10,000 especies de planarias y se pueden encontrar prácticamente en todos los rincones del planeta. La mejor forma de conseguirlas es acercarse a un riachuelo o un lago y meter la mano en el agua, levantando una piedra que se encuentra sumergida.
¿Qué son las células troncales y cuál es su importancia en la regeneración de las planarias?
-Las células troncales, también conocidas como células madre, son las que producen células diferenciadas durante el desarrollo embrionario. En las planarias, las células troncales son abundantes durante toda la vida del animal y son fundamentales para la regeneración, ya que se multiplican y se transforman en todos los tipos celulares necesarios para reemplazar las partes amputadas.
¿Cómo son las células troncales capaces de saber qué tipos de células deben producir para regenerar las partes apropiadas del cuerpo?
-Las células troncales están en contacto con células que ya se han diferenciado y especializado. Estas células diferenciadas fabrican moléculas que estimulan a las células troncales a diferenciarse y a especializarse, guiándolas a reconstruir la parte del cuerpo que está faltante.
¿Qué técnica están utilizando los investigadores para entender el proceso de regeneración en las planarias?
-Los investigadores están utilizando una técnica llamada ARN interferente, que es una molécula de ARN de doble banda que causa la destrucción del ARN mensajero, bloqueando así la producción de la proteína y eliminando su función en la célula.
¿Qué papel juega la proteína beta-catenina en el desarrollo embrionario y por qué es importante para la regeneración en las planarias?
-La proteína beta-catenina es importante para el desarrollo embrionario en humanos, funcionando como un interruptor que controla la actividad de muchos genes. En las planarias, su versión de beta-catenina es crucial para la regeneración, y los investigadores buscan entender qué pasa con los animales cuando no tienen beta-catenina y si tiene un efecto en la regeneración.
¿Cómo logran los científicos introducir el ARN de doble banda en las células de las planarias para realizar sus experimentos?
-Los científicos mezclan el ARN de doble banda con una pasta de hígado, que es un alimento que preparan en el laboratorio para las planarias. Luego, colocan este paté en una placa de petri donde residen los animales, y las planarias comienzan a acercarse y a comer, lo que permite que el ARN de doble banda entre en todas las células del animal.
¿Qué resultado asombroso observaron los científicos cuando amputaron la cabeza y la cola de una planaria tratada con ARN interferente de beta-catenina?
-Los científicos observaron que en lugar de regenerarse una cola, lo que se regeneró fue una segunda cabeza, lo que indica que la manipulación de la beta-catenina altera el proceso normal de regeneración en las planarias.
¿Qué sucedió cuando los científicos eliminaron la proteína APC para aumentar los niveles de beta-catenina en las planarias?
-Al eliminar la proteína APC, los niveles de beta-catenina se acumularon en el cuerpo de la planaria. Cuando se cortó la cabeza y la cola del animal, el tronco regeneró la cola en la región posterior donde debería, pero en la región anterior, en lugar de una cabeza, se regeneró otra cola.
¿Cómo los experimentos en planarias pueden ayudarnos a comprender mejor la biología de la regeneración en los humanos?
-Los experimentos en planarias pueden guiarnos para comprender mejor la biología de la regeneración en los humanos porque los humanos tenemos versiones de muchas, quizás de todas, las moléculas involucradas en la regeneración en planarias. Estos hallazgos podrían ser útiles para tratar lesiones y enfermedades en la medicina humana.
Outlines
🧬 Regeneración de planarias y su importancia en la investigación médica
Este primer párrafo aborda la increíble capacidad de las planarias para la regeneración, la cual es objeto de estudio en el laboratorio del hablante desde 1998. Las planarias pueden regenerar partes de su cuerpo amputadas, lo que es interesante para la medicina humana debido a las implicaciones en la regeneración de tejidos como la piel o la sangre. Se menciona que, a diferencia de los humanos, las planarias pueden generar una nueva cabeza o mitad del cuerpo. Además, se destaca la importancia de las células troncales en el proceso de regeneración en planarias, que son más abundantes que en los seres humanos. Finalmente, se plantea la cuestión de cómo las células troncales saben qué tipos de células producir para que la regeneración sea apropiada.
🧪 Estudio de la función de beta-catenina en la regeneración de planarias
El segundo párrafo se enfoca en la investigación de la función de la proteína beta-catenina en la regeneración de planarias. Se describe un experimento en el que se utiliza ARN interferente para bloquear la producción de beta-catenina y observar su efecto en la capacidad de las planarias para regenerarse. Los resultados muestran que la ausencia de beta-catenina lleva a la formación de planarias con dos cabezas en lugar de una cola. Al aumentar los niveles de beta-catenina eliminando la proteína APC, que actúa como regulador, se producen planarias con dos colas. Estos hallazgos sugieren que beta-catenina y APC son parte de una secuencia de eventos moleculares que guía a las células troncales para que regeneren cabezas o colas en las áreas correspondientes del cuerpo de la planaria.
🌟 Implicaciones de la investigación en planarias para la comprensión de la vida
El tercer párrafo concluye el script con una reflexión filosófica sobre las implicaciones de la regeneración y la investigación en planarias. Se sugiere que el entendimiento de estos procesos no solo tiene aplicaciones prácticas en la medicina, sino que también puede proporcionar una comprensión más profunda de la vida y de la biología humana. La curiosidad del hablante por levantar el velo de aspectos desconocidos de nuestra biología es el hilo conductor de su pasión por la investigación.
Mindmap
Keywords
💡Planarias
💡Regeneración
💡Células troncales
💡Desarrollo embrionario
💡ARN interferente
💡Beta-catenina
💡APC
💡Moléculas
💡Dominós moleculares
💡Investigación científica
💡Biología de la regeneración
Highlights
Las planarias son interesantes porque pueden regenerar partes amputadas de sus cuerpos.
El laboratorio de Alejandro Sánchez Alvarado ha estado estudiando planarias desde 1998.
Las planarias tienen una habilidad impresionante para regenerar, lo que podría ser importante para nuestra propia salud.
Las células troncales en las planarias son abundantes durante toda la vida del animal.
Las células troncales en las planarias se multiplican y transforman en tipos celulares necesarios para reemplazar las partes amputadas.
Las células madre están en contacto con células diferenciadas que producen moléculas que estimulan la diferenciación celular.
El proceso de regeneración en las planarias puede ayudar a comprenderlo en otras especies y en los humanos.
La doctora Alice Accorsi utiliza la técnica de ARN interferente para estudiar la regeneración en planarias.
El ARN interferente bloquea la producción de proteínas específicas, como la beta-catenina, para estudiar su efecto en la regeneración.
La beta-catenina es importante para el desarrollo embrionario y actúa como un interruptor controlando la actividad de muchos genes.
La manipulación de la beta-catenina en planarias resulta en la regeneración de dos cabezas en lugar de una cola.
La proteina APC mantiene bajos los niveles de beta-catenina; su eliminación lleva a la acumulación de beta-catenina y a la regeneración de colas en lugar de cabezas.
Los experimentos sugieren que la actividad de beta-catenina es baja al frente del animal y elevada en la parte posterior, lo que guía la regeneración de cabezas y colas.
El uso de ARN interferente y otras técnicas puede ayudar a identificar todos los componentes del proceso de regeneración.
Los hallazgos en planarias pueden proporcionar una guía para entender mejor la biología de la regeneración en los humanos.
La regeneración tiene implicaciones no solo a nivel práctico sino también para comprender cómo funciona la vida.
Los experimentos en planarias pueden ayudar a desvelar aspectos de nuestra biología que aún desconocemos.
Transcripts
[MÚSICA]
ALEJANDRO SÁNCHEZ ALVARADO: Son muy interesantes las planarias
porque son capaces de hacer una cosa que es realmente
espectacular.
Tú puedes agarrar un animalito de estos y cortarlo en
pedacitos.
Y tú piensas que al cortarlo en pedacitos lo está matando,
pero cada uno de esos pedacitos se va a curar a sí mismos.
Y a medida que se curan, van a regenerar el animal completo.
Mi laboratorio ha estado estudiando planarias,
un tipo de gusano plano desde el año 1998.
Estos gusanos tienen una habilidad impresionante para
regenerar partes amputadas de sus cuerpos.
Las estamos estudiando porque queremos comprender las leyes
fundamentales de este proceso, ya que esto podría ser
importante para nuestra propia salud.
Nuestras vidas dependen de nuestra capacidad de regenerar
ciertos tejidos como la piel o la sangre, por ejemplo.
Pero a diferencia de las planarias,
nosotros no podemos generar una cabeza o medio cuerpo.
¿Cómo es que las planarias pueden hacerlo?
Hay casi 10,000 especies de planarias y se pueden conseguir
prácticamente en todos los rincones del planeta.
La mejor forma de conseguir las planarias es de acercarse a un
riachuelo o un lago, y en la costa, la periferia del agua,
meter la mano en el agua, levantar una piedra que se
encuentra sumergida.
Tan pronto como la luz empiece a brillar,
una cosita empieza a estirarse, y a medida que se estira vas
a ver los dos ojitos.
Esos animalitos son las planarias.
Las planarias, los humanos, en definitiva,
todos los animales necesitan generar nuevos tejidos durante
ciertas etapas de sus vidas.
Por ejemplo, durante el desarrollo embrionario o para
sanar tejidos dañados.
Comprender este proceso en las planarias nos puede ayudar
también a comprenderlo tanto en otras especies como en
nosotros, los humanos.
Hay dos llaves fundamentales para el proceso la
regeneración.
La primera llave está representada por estas células
troncales.
Los embriones humanos contienen muchas células troncales,
o también conocidas como células madre.
Durante el desarrollo embrionario,
las células troncales producen células diferenciadas como las
células de la piel, músculos y las células del hígado.
Pero las células troncales se vuelven más escasas a medida
que envejecemos.
En cambio, en las planarias, las células troncales son
abundantes durante toda la vida del animal.
Hasta una quinta parte de las células adultas de una planaria
son células troncales.
Cuando cortamos a una planaria, estas células se multiplican y
se transforman en todos los tipos celulares necesarios para
reemplazar las partes amputadas.
Pero ¿cómo saben las células troncales qué tipos de células
deben producir para regenerar las partes apropiadas del
cuerpo?
Las células madres no viven en el vacío.
Están en contacto con células que ya se han diferenciado y
especializado.
Estas células diferenciadas fabrican moléculas que a su vez
estimulan a las células troncales a diferenciarse y
a especializarse.
En el interior de las células, estas señales se transmiten
como dominós en los que la acción de una molécula afecta
la función de la molécula siguiente.
Ultimadamente, guiando a las células troncales a reconstruir
la parte del cuerpo que está faltando.
Una forma de comprender este proceso es eliminando sus
componentes uno por uno para ver cómo afecta esto a la
regeneración.
La doctora Alice Accorsi, investigadora postdoctoral en
mi laboratorio, está trabajando conmigo en esta búsqueda usando
una técnica llamada ARN interferente.
El ADN es la guía para la producción del ARN mensajero,
el cual a su vez es la guía para producir una proteína
específica.
El ARN interferente es una molécula de ARN de doble banda
que es complementaria a un ARN mensajero específico.
El ARN de doble banda causa la destrucción del ARN mensajero,
bloqueando así la producción de la proteína y eliminando su
función en la célula.
En humanos una proteína llamada beta-catenina es importante
para el desarrollo embrionario.
Funciona como un interruptor, controlando la actividad de
muchos genes.
Las planarias tienen su propia versión de beta-catenina.
Por lo que nos preguntamos si esta proteína podría ser
importante para la regeneración en estos gusanos.
Nosotros lo que queremos saber es qué pasa cuando los animales
no tienen beta-catenina, y si tiene o no tiene un efecto en
la regeneración.
Así que preparamos un ARN de doble banda complementario al
ARN mensajero de la beta-catenina para bloquear la
producción de beta-catenina y ver si esto afectaba la
regeneración.
Pero primero había que introducir este ARN de doble
banda en las células de la planaria.
Lo que ustedes están viendo aquí es un hígado,
una pasta de hígado.
Es un paté gourmet que nosotros preparamos en el laboratorio
para alimentar a nuestros animales.
Preparamos el ARN de doble banda,
lo mezclamos con el hígado.
Agarramos un poquito de ese paté,
lo ponemos en la placa de petri donde están residiendo los
animales.
Los animales empiezan a acercarse al hígado.
Para comer, las planarias usan una estructura en forma de tubo
llamada faringe, que sale de la parte ventral del animal.
En el extremo de este tubo está la boca.
Esta comida está realmente irrigada a todo lo largo del
cuerpo, garantizando que el ARN de doble banda pueda entrarle
a todas las células del animal.
Normalmente cuando amputamos la cabeza y la cola de una
planaria, el animal regenera tanto la cabeza como la cola en
la posición correcta.
Pero cuando hicimos esto con animales expuestos a ARN
interferente, vimos un resultado asombroso.
Y lo que estamos viendo aquí es un animal que fue tratado con
ARN interferente de beta-catenina y lo que podemos
ver en este momento es que el animal regeneró la cabeza como
lo haría normalmente.
Si ahora uno observa lo que ocurrió en la parte posterior
del animal, es decir, en la cola,
en vez de que se regenerase una cola,
lo que se regenera ahora es una cabeza.
Si remover beta-catenina resulta en gusanos con dos cabezas,
¿qué pasaría si hubiera demasiada beta-catenina?
Sabíamos que otra proteína, llamada APC,
cumple la función de mantener bajos los niveles de
beta-catenina.
Así que para aumentar la beta-catenina era necesario
remover el APC.
Preparamos ARN de doble banda, complementario al ARN mensajero
de APC, para así bloquear la producción de la proteína y ver
si esto afectaba a la regeneración.
Entonces, sintetizamos ARN interferente contra el APC y se
lo damos de comer a los animales.
El APC fue entonces eliminado.
La beta-catenina se empieza a acumular.
Vamos a cortar la cabeza, vamos a cortar la cola,
y seguimos nuevamente los contextos de regeneración.
Y el tronco regeneró la cola donde debería,
que es la región posterior del animal.
Pero en la región anterior, regeneró otra cola.
Esos resultados indican que la beta-catenina y el APC son
parte de una línea de dominós moleculares,
que instruye a las células troncales a regenerar ya sea
una cabeza o una cola.
Al remover la beta-catenina, manipulamos el proceso normal
de regeneración, haciendo que las células troncales en ambos
extremos regeneraran cabezas.
Mientras que al remover el APC, la beta-catenina se acumuló en
todo el cuerpo de la planaria, indicándole a las células
troncales en ambos extremos que regeneraran colas.
Hemos repetido estos experimentos muchas veces.
Y junto con el trabajo realizado por otros científicos,
los resultados sugieren que las cabezas normalmente se
regeneran en el sitio correcto, porque la actividad de la
beta-catenina es naturalmente baja al frente del animal.
Mientras que las colas se regeneran en la parte de atrás
porque la actividad de la beta-catenina está naturalmente
elevada en estos tejidos.
Ahora sabemos que la beta-catenina y el APC son dos
proteínas importantes para la regeneración,
pero sin duda hay muchas más.
Utilizando ARN interferente y otras técnicas,
esperamos poder identificar a todos los componentes de este
proceso.
Los humanos tienen versiones de muchas,
tal vez de todas estas moléculas.
Así que estos experimentos en planarias nos pueden guiar para
comprender mejor la biología de la regeneración en los humanos.
Pues, yo pienso que la regeneración,
las implicaciones van a ser no solamente a nivel práctico,
sino a nivel de entender cómo funciona la vida y qué es la
vida.
Y a levantarle el velo a muchos aspectos de nuestra biología
que desconocíamos.
[MÚSICA]
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