Un equipo de científicos del Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET) identificó el mecanismo que permite al pez cebra regenerar por completo un órgano dañado en solo siete días.
La investigación, realizada en colaboración con el Centro Helmholtz de Múnich, Alemania, y la Universidad de Nottingham, Reino Unido, fue publicada en la revista Journal of Theoretical Biology y aporta claves sobre la regeneración de órganos y sus posibles aplicaciones en la medicina humana.
El pez cebra tiene la capacidad de restaurar órganos sensoriales denominados neuromastos, estructuras esenciales para detectar vibraciones y movimientos en el agua. Los experimentos demostraron que, tras sufrir daños, el animal recupera tanto la funcionalidad como el tamaño del órgano afectado en una semana, proceso guiado por la comunicación entre células vecinas.
Este hallazgo podría inspirar nuevas estrategias para la reparación de órganos sensoriales en humanos, como el oído interno, donde la regeneración sigue siendo limitada.
En los experimentos, el pez cebra logró reconstruir hasta un 90% del órgano dañado en un plazo de siete días, partiendo de solo cuatro a diez células sobrevivientes. De acuerdo con el estudio, la clave reside en una “señal de detección local”: las células comienzan a multiplicarse hasta quedar rodeadas por un número específico de vecinas de su mismo tipo. Esta proliferación se detiene una vez alcanzada la estructura original del tejido.
“La llamamos señal de detección local, y va en línea con lo más simple de la biología: las células funcionan y se orientan en estrecha relación con su entorno, y naturalmente tienden a volver a esas condiciones”, explicó Osvaldo Chara, líder del proyecto y ex investigador del CONICET en el el Instituto de Física de Líquidos y Sistemas Biológicos (IFLYSIB, CONICET-UNLP) con lugar de trabajo actual en la Universidad de Nottingham, Reino Unido.
El modelo biológico del pez cebra y sus similitudes genéticas con humanos
Estudiar especies con capacidades regenerativas excepcionales, como el pez cebra, permite comprender procesos biológicos que no se replican en adultos humanos.
“Conocer cómo es posible para algunos organismos reparar y restaurar la función y estructura de un órgano u otra parte del cuerpo dañada es el primer paso fundamental para saber si es una característica que los seres humanos alguna vez tuvimos pero perdimos con la evolución, y si eventualmente persiste en nuestro ADN y hay alguna forma de recuperarla”, describió Natalia Lavalle, física y autora de una reciente investigación que explora los mecanismos de este singular proceso biológico, y de la que participó como becaria del CONICET en el IFLYSIB.
El pez cebra se utiliza como modelo en investigación, no solo por su capacidad de regenerar el corazón, el cerebro o los neuromastos, sino también por compartir un alto porcentaje de similitud genética con los humanos.
Chara detalló que “muchos de los mecanismos moleculares observados en este pez existen también en otras especies, incluso en la humana. Sin embargo, aún no se conoce una explicación definitiva sobre por qué la regeneración difiere tanto entre animales”.
Cómo se realizó el estudio y cuáles fueron los resultados principales
El estudio se desarrolló en colaboración con el Centro Helmholtz de Múnich y la Universidad de Nottingham. Se dañaron neuromastos de larvas de pez cebra mediante láser y se emplearon simulaciones computacionales diseñadas en Argentina para analizar el proceso de regeneración.
Los neuromastos, formados por entre 60 y 70 células y presentes en varias decenas por pez, pueden reconstruirse completamente a partir de un pequeño grupo de células sobrevivientes.
Estructuralmente, los neuromastos contienen células sensoriales (ciliadas), sustentaculares y de manto. Cuando el daño deja pocas células sustentaculares, estas adquieren capacidad de pluripotencia, actuando como células madre y generando todos los tipos celulares necesarios para la restauración del órgano.
El aspecto central del proceso es la proliferación regulada por la señal de detección local, mecanismo por el cual las células solo se multiplican hasta alcanzar una estructura similar a la original. Tanto los experimentos como las simulaciones confirmaron que la regeneración restituye el tamaño, la forma y la cantidad celular originales en el plazo observado de siete días.
Aplicaciones y potencial para la medicina regenerativa
Las similitudes entre el ADN del pez cebra y el humano abren la posibilidad de investigar técnicas que activen células madre para reparar órganos sensoriales dañados en personas.
Lavalle indicó que, aunque muchas adaptaciones regenerativas se han perdido durante la evolución, parte de esa información todavía persiste en nuestro material genético: “Entender cómo las células ‘cuentan’ cuántas vecinas tienen y cuándo detener su proliferación puede ayudarnos a diseñar estrategias para la recuperación de funciones sensoriales en humanos”.
El CONICET destacó la importancia de la colaboración interdisciplinaria y la cooperación internacional para el descubrimiento de nuevos mecanismos biológicos. “La integración de conocimientos de distintas disciplinas y la cooperación internacional han sido fundamentales para avanzar en este tipo de descubrimientos”, subrayó Chara.