Instituto de Biotecnologia UNAM

Grupo del Dr. Luis Fernando Covarrubias

Una célula en desarrollo no tiene marcado su destino intrínsecamente; mas bien, la célula va construyendo su destino conforme ésta encuentra diferentes ambientes en el embrión en formación. En esta constante interacción entre la célula y su entorno el desarrollo avanza en una dirección y culmina en un tiempo mas o menos definido. Sin embargo, los cambios que le ocurren a la célula en el curso de su diferenciación no son totalmente irreversibles, sino que naturalmente mantienen un grado de plasticidad que van perdiendo conforme adquieren su estado terminal. Determinar la plasticidad de las células del embrión es una de las metas fundamentales de la Biología del Desarrollo y es la base para la aplicación de las células troncales en la Medicina Regenerativa. Nosotros hemos diseñado un sistema de cultivo de tejidos que permite determinar la plasticidad de las células troncales neurales aún sin conocer todos los componentes del entorno requerido para su diferenciación específica. De nuestros datos surgen preguntas relevantes como: ¿Cuál es la interdependencia entre la neuralización y la especificación? ¿Qué controla la extensión y duración de la acción de un morfógeno? ¿Es posible reprogramar células neurales que han perdido su plasticidad? Nuestro sistema de cultivo es útil no solo para estudiar el potencial de diferenciación de células troncales, sino también para estudiar procesos celulares y moleculares en tiempo real.

Desde otro punto de vista, es común que durante el desarrollo embrionario una molécula particular genere una respuesta distinta dependiendo del tipo celular sobre el cual actúe. La célula responde acorde a las propiedades intrínsecas que gana a lo largo de su historia durante el desarrollo embrionario y/o a la interpretación de la combinación de señales que recibe en un momento dado. Definir la red de interacciones moleculares que ocurren a lo largo del desarrollo es esencial para entender cómo las células guían su destino dentro del embrión, y es conocimiento requerido en la genómica funcional y relevante para prevenir las respuestas patológicas causante de muchas enfermedades como las neurodegenerativas y el cáncer.

Nosotros hemos estudiado las señales que interactúan para separar los dígitos en la extremidad en desarrollo donde el balance entre la proliferación, la diferenciación y la muerte celular es fundamental. En este modelo experimental hemos estudiado las vías intracelulares de transducción, sin embargo desconocemos aún a qué niveles se lleva acabo la integración que resulta en una respuesta proliferativa o de muerte celular. Un posible nivel de integración de las señales puede ocurrir en el cambio de actividad de una proteína debido a modificaciones postraduccionales específicas que recibe en una condición dada. Nur77, factor transcripcional que estamos estudiando, es un ejemplo de una proteína que está involucrada en diferentes procesos celulares, en donde las distintas modificaciones que sufre pueden ser la causa de la respuesta celular específica, entre ellas la autofagia, a la cual se asocia su función.

En el embrión como en el adulto cambios metabólicos pueden influir de forma determinante en el destino de las células. Se puede predecir que el efecto de muchas moléculas que participan en desarrollo conducen directa o indirectamente a cambios metabólicos. Las especies reactivas de oxígeno producen respuestas celulares específicas, entre ellas la muerte celular. La concentración de especies reactivas de oxígeno en una célula está fuertemente influenciada por la actividad mitocondrial, la cual directamente se asocia a la actividad metabólica. En contraste, recientemente hemos encontrado indicios que sugieren que la ausencia de la catalasa, que causaría incrementos en peróxido, produce cambios metabólicos en animales completos. ¿Cómo las especies reactivas pueden afectar el metabolismo? Es una pregunta a la que nos enfocaremos en responder en el futuro y que tiene relevancia en la comprensión de padecimientos que afectan al humano como la obesidad y la diabetes.

La capacidad regenerativa de algunos tejidos es parte fundamental del funcionamiento de ciertos órganos. Sin embargo en algunos organismo la capacidad para regenerar extremidades, como en los urodelos y nuestras observaciones en peces basales, pareciera ser superflua puesto que ésta no se ha mantenido a lo largo de la evolución. En los vertebrados la regeneración de la piel es necesaria para su mantenimiento y para la reparación en caso de daños severos. No obstante la capacidad regenerativa en los mamíferos es muy limitada al punto que, por ejemplo, la misma piel ante daños severos es incapaz de reparar sin dejar huella. Nosotros hemos observado que esta limitación en la capacidad regenerativa de la piel puede ser incrementada a través de modificar el número y migración de células precursoras. Estas evidencias y otras reportadas en la literatura sugieren que los mecanismos que a lo largo de la evolución redujeron la capacidad regenerativa en los mamíferos no son irreversibles. No obstante se debe considerar que incrementar la capacidad regenerativa puede, en consecuencia, causar enfermedades como el cáncer. El estudio de la acción de oncogenes como los del papilomavirus humano en procesos regenerativos y el cáncer que llevamos a cabo en nuestro laboratorio contribuirán a establecer el balance entre ellos, y así no solo entender el desarrollo de enfermedades sino también encausar este conociemiento al desarrollo de terapias adecuadas. Como nunca, ahora los conocimientos básicos provenientes de la biología del desarrollo trascienden de manera evidente a la biotecnología aplicada a la medicina (e.g., la Medicina Regenerativa).

Dr. Luis Fernando Covarrubias
Investigador
Tutor de Maestría y Doctorado
Dra. Celina García
Investigador
M.C. Luz Yvette Lopez
Investigador en estancia temporal
Dr. Christopher Wood
Encargado del Laboratorio Nacional de Microscopia Avanzada
Investigador
Tutor de Maestría y Doctorado
M.C. Concepcion Valencia
Técnico Académico
IBQ. Victor Xavier Abonza
Estudiante
M.C. Dulce Maria Arzate
Estudiante
Alfonso Avila
Estudiante
Biol. Omar Collazo
Estudiante
Q.F.B. Alan Omar Cortes
Estudiante
Karen Ivette De leon
Estudiante
Gerardo González
Estudiante
M.C. Gilda Guerrero
Estudiante
Alejandra Guzman
Estudiante
Jorge Landgrave
Estudiante
Q.F.B. Sergio Eliezer Lopez
Estudiante
Sinaid Martínez
Estudiante
Paloma Ivon Meneses
Estudiante
Lic. Ana Karen Mojica
Estudiante
Biol. Gladys Mondragon
Estudiante
Marco Antonio Méndez
Estudiante
M.C. Jose Raul Perez
Estudiante
Lucía Guadalupe Ramirez
Estudiante
Biol. Javier Ramos
Estudiante
M.C. Verónica Rojo
Estudiante
Biol. Lian Mishel Sanchez
Estudiante
Walter Santana
Estudiante
David Torres
Estudiante
M.C. Niurka Trujillo
Estudiante
Q.F.B. Jorge Alberto Valeriano
Estudiante
Francisco Leyva
Estancia Temporal


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