Resulta difícil pensar cómo a partir de un puñado de células se puede dar lugar a organismos tan complejos, los cuales se encuentran constituidos por agrupaciones de tejidos conocidas como órganos. Como bien sabemos, cada uno de estos órganos es un auténtico mundo si lo comparamos con otro. El tipo de células parenquimatosas, las capas de tejido o su función varían considerablemente de uno a otro. Asimismo, la complejidad interna de estos órganos resulta cuanto menos intrincada y laberíntica.
Pero, ¿qué provoca que las células embrionarias pluripotenciales se diferencien?, ¿qué les indica que se transformen en un tipo u otro? y aún más intrigante ¿a qué se debe la ordenación casi milimétrica existente entre cada uno de ellos?
Para poder explicar este fenómeno aparentemente mágico, comenzaremos desde el momento de la fecundación.
Una vez acontecida la unión entre el material genético procedente del progenitor A y el progenitor B tiene lugar la formación del huevo o cigoto, una célula diploide. Esta célula se encuentra indiferenciada: es lo que se conoce como célula pluripotencial o célula madre. Esta célula cigoto sufre múltiples divisiones convirtiéndose en una mórula pluricelular. Esto que queda aquí descrito es la primera fase del desarrollo embrionario: la segmentación.
Una vez acabada la fase de multiplicación del cigoto tiene lugar la gastrulación. En esta etapa, la masa de células indiferenciadas sufre una primera y ligera diferenciación previa a la organogénesis. Asismismo, adquieren una disposición particular. De forma resumida, las células se disponen en tres capas, que desde dentro hacia afuera son llamadas endodermo, mesodermo y ectodermo. Estas se encuentran rodeando a una cavidad interna de la gástrula conocida como gastrocele o arquénteron cuya salida al exterior es llamada gastroporo.
Pues bien, ahora llega el milagro "físico". El proceso en el cual las capas celulares de la gástrula dan lugar a complejos órganos que, cabe resaltar, nada se parecen al puñado de células iniciales.
El proceso de la organogénesis es consecuencia de la diferenciación celular, es decir, los órganos surgen porque las células pluripotenciales embrionarias se transforman en células especializadas. En este proceso, las células cambian sus rutas metabólicas biosintéticas y su conformación estructural. Para lograr esto transcriben sólo una parte de su ADN, mientras que el resto lo dejan inactivo. Esto ocurre gracias a la existencia de unas proteínas específicas llamadas factores de transcripción que se encuentran en el interior celular. Los factores de transcripción son específicos, uniéndose al gen promotor concreto que se encuentra en el comienzo de la secuencia de ADN que ese tipo celular transcribe. Como puede deducirse, cada tipo celular tiene su propio factor de transcripción que provoca la expresión de los genes implicados en su morfología y funcionamiento.
Pero queda algo por responder: ¿qué indica a la célula que debe diferenciarse en un tipo u otro? y ¿de dónde procede esta señal? Vayamos por partes.
La señal es externa, más concretamente una proteína que se encuentra bañando la gástrula conocida como activina. Esta proteína es la que provoca que las células se diferencien y la que determina que las células se conviertan en un tipo u otro. Esto último se debe a un gradiente de concentraciones. La gástrula es más o menos redondeada, por lo que gravitacionalmente, la cantidad de activina será mayor en la parte inferior (el conocido como polo vegetal) que en la parte superior (el llamado polo animal). Dependiendo de la concentración de activina que rodee a la célula está tomará un rumbo vital u otro.
La relación de esto último con los factores de transcripción antes descritos es sencilla. Se trata de una simple transducción de señales proteicas hacia el interior de las células. La activina se une a los receptores de membrana de las células, lo que provoca la aparición de una serie de proteínas que finalmente activan el factor de transcripción correspondiente. Dependiendo de la concentración de activina que bañe las células, la cantidad de esta sustancia que se una a los receptores de membrana será diferente y por tanto, las proteínas que como consecuencia de la transducción de la señal se configure. Esta diferencia de proteínas activadoras como consecuencia de la diferente concentración de activina es lo que de forma específica activa un factor de transcripción u otro y lleva a las células a diferenciarse en células hepáticas, cerebrales o cardíacas.
El conociemiento del proceso de la organogénesis es de vital importancia. De hecho, el profesor Asashima de la Universidad de Tokyo y su grupo de investigación estudian como aplicar este proceso para la obtención de órganos in vitro que posteriormente puedan ser trasplantados a las personas.
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