De una célula a un organismo: por primera vez se observó cómo es el camino biológico

(El video muestra la división de las células del pez cebra. Fengzhu Xiong y Sean Megason/Harvard Medical School)

La vida de un humano, o de una ballena, comienza con una sola célula. Una célula que, como la del pez cebra que por primera vez se ha logrado registrar en el proceso, se divide y toma decisiones genéticas para crear un ser vivo.  "Es casi como pasar de ver un par de estrellas a ver el universo entero", dijo uno de los biólogos que participó en los estudios, Alexander Schier, al sitio de Harvard Medical School.

El hecho es tan cotidiano como difícil de comprender para la ciencia: cómo es posible que de una unidad mínima emerja la complejidad de los órganos, en un desarrollo sincrónico y preciso. Tres nuevos estudios "fundamentales", como se los calificó, publicados en la revista académica Science, exponen un registro sistemático de "cada célula en los embriones en desarrollo de un pez cebra y una rana para trazar un mapa que revele cómo una célula construye un organismo entero", según la Universidad de Harvard.

La tecnología creada en la institución permitió secuenciar la actividad de una célula que se convierte en muchas durante las primeras 24 horas de vida de los embriones. "Podemos, en un día de trabajo, recapitular décadas de investigación costosa sobre las decisiones que las células toman en las etapas iniciales de la vida", sintetizó Allon Klein, profesor de Biología Sistémica en Harvard y co-autor de dos de los tres estudios.

Desde la perspectiva biomédica, el hallazgo se parece al momento en que se tuvo una base de recursos para decodificar el genoma. Es la primera vez que se tiene una descripción muy exacta de cómo las células pasan de un estado indiferenciado a tener una identidad para cumplir una función.

Los análisis de los investigadores revelaron cómo los genes se activan o desactivan y cuándo las células embrionarias se convierten en nuevos tipos de células o pasan a otros estados. "Con los enfoques que hemos desarrollado, estamos diseñando lo que creemos que será el futuro de la biología evolutiva del desarrollo, en la medida en que se transformará en una ciencia cuantitativa, alimentada por datos masivos", agregó Klein.

Se trata de un aporte sin precedentes al estudio del desarrollo de las enfermedades, por ejemplo. "Prevemos que cualquier proceso biológico complejo en el cual las células cambian la expresión de los genes en el tiempo se puede reconstruir mediante este enfoque" dijo Alexander Schier, profesor de Biología Molecular y Celular en Harvard, al sitio de la universidad. "No se trata sólo del desarrollo de los embriones, sino también del desarrollo del cáncer o la decadencia cerebral".

Klein habló también con la publicación especializada Stat para explicar cómo lograron registrar el proceso: "Podemos tomar un embrión en desarrollo, suavemente desmantelarlo en células únicas y estudiarlas de manera individual. Y entonces rápidamente, antes de que las células adviertan que se hallan en otro ambiente, las capturamos en gotitas de la escala del nanolitro". Allí procesan individualmente la información de cada célula, "agregamos un poco de código de ADN a cada célula, rompemos las gotitas y reunimos los materiales", siguió.  Cuando la vida se desarrolla, utilizan los códigos de ADN "para comprender qué material provino de cuál célula".

La tecnología se llama InDrops y fue desarrollada por Klein y los coautores del trabajo, Marc Kirschner y Sean Megason, profesores de Biología Sistémica en Harvard.

Para seguir a las células desde el huevo inicial hasta el organismo, analizaron la génesis del embrión del pez cebra hasta el secuenciamiento de 38.731 células, e identificaron la transformación y la trayectoria de 25 tipos de células, además de observar cómo en 24 horas de vida se desarrollaba un total de 70 tipos de células diferentes.

"Queríamos estudiar la toma de decisiones de las células como un proceso dinámico a lo largo del tiempo", agregó Klein. "Los embriones son realmente fascinantes porque comienzan como una célula única. Y luego, en algún punto, empiezan a generar órganos, tejido, piel, el cerebro, músculo".

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