Cómo las células dan forma a tejidos y órganos complejos durante el desarrollo del embrión, lo que nos convierte en lo que somos, tiene muchos misterios.

Una nueva investigación de la Universidad de Cincinnati ha examinado uno de esos procesos que conduce a la formación de la columna vertebral o columna vertebral. Si este proceso se interrumpe, se produce un defecto congénito llamado escoliosis congénita o curvatura de la columna. La investigación de la UC no solo avanzó en la comprensión de cómo se forman los tejidos biológicos complejos, sino que también podría conducir a posibles tratamientos para la escoliosis en el futuro.

La investigación fue publicada en la revista Nature.

« Estamos estudiando un problema científico básico, la formación de la columna vertebral, la columna vertebral que todos tenemos », dice Ertuğrul Özbudak, PhD, profesor del Departamento de Pediatría de la División de Biología del Desarrollo de la Facultad de Medicina de la UC, así como también Cincinnati Children’s Hospital Medical Center y autor principal del estudio. « Al descubrir el mecanismo central que lo gobierna, podemos rediseñar este mecanismo en el pez cebra mutante que normalmente carece de ese proceso ».

Özbudak dice que en todas las especies de vertebrados, incluidos los humanos, la columna vertebral está compuesta de discos vertebrales segmentados. Esos discos que forman la columna vertebral se originan en segmentos de planos embrionarios llamados somitas. A medida que el cuerpo del embrión se alarga en todas las especies de vertebrados, un « cuchillo de reloj biológico » lo corta en somitas.

« Como humanos, todos pasamos por ese proceso de corte con cuchillo gracias a los genes del reloj que se expresan como cuchillas », dice Özbudak. « Hay un reloj biológico que controla esto. Cada vez que ese reloj hace tictac, el cuchillo desciende y luego separa los precursores del disco, los somitas, de los demás que se formarán más adelante.

“Algunos genes son parte de este reloj. Cuando están mutados, resulta en escoliosis porque ya no hay un cuchillo cortando”, agrega. « Al descubrir esta jerarquía desconocida e imitarla con drogas farmacéuticas, ahora podemos restaurar y rediseñar esa segmentación que falta en los mutantes que pierden el reloj molecular ».

Özbudak dice que los cuatro estudiantes de la UC trabajaron en el proyecto y todos contribuyeron de diferentes maneras, aportando diferentes habilidades y talentos a la investigación. Chandel Angad Singh, estudiante de doctorado de segundo año en el programa de posgrado en fisiología de sistemas, diseñó un modelo animal modificado genéticamente, mientras que Didar Saparov, estudiante de doctorado de tercer año en el programa de posgrado en biología molecular y del desarrollo en el Cincinnati Children’s Hospital, realizó experimentos con productos farmacéuticos. drogas Oriana Zinani, ahora egresada de doctorado del programa de biología molecular y del desarrolloB, verificó la precisión de un pez reportero genético para el reloj molecular. Nick Clason, como pasante cooperativo de pregrado del departamento de ciencias de la computación, contribuyó a las simulaciones moleculares involucradas en el estudio.

« Tenían diferentes antecedentes como estudiantes universitarios y todos investigaron en mi laboratorio », dice Özbudak sobre los estudiantes. “Formaron un lindo equipo multidisciplinario. En su licenciatura Didar, Angad y Oriana se especializaron en física, ingeniería biomédica y biología, respectivamente. El equipo está dirigido por el Dr. Muhammed Simsek, becario postdoctoral sénior en mi laboratorio en el Cincinnati Children’s Hospital ».

Özbudak dice que la publicación de la investigación ha provocado respuestas positivas de otros científicos a nivel internacional.

« Están encontrando este estudio importante y un cambio de paradigma. Esperamos que energice no solo a los miembros de nuestro laboratorio que trabajan en este proyecto, sino también a varios laboratorios en todo el mundo », dice. « En una sociedad globalizada, es de esperar que todos los demás también colaboren, e investigadores de diferentes países y diferentes universidades tomen estos resultados y los impulsen.

« Colectivamente, tendremos una mejor comprensión de por qué ciertas mutaciones causan enfermedades y entenderemos los mecanismos detrás de esto, lo que algún día será útil para curar la escoliosis congénita ».