Los científicos muestran cómo las células que recubren los huesos pueden ayudar a dar forma al cráneo
Un cráneo no es un solo hueso, sino más bien una colección de placas óseas unidas al principio del desarrollo. En un estudio en ratones, los científicos de la Escuela de Medicina Icahn en Mount Sinai mostraron cómo la actividad de un gen, activado en un grupo de células que recubren los huesos recientemente descubierto, puede desempeñar un papel importante en la formación del cráneo. Los cráneos de ratones que carecen del gen estaban deformados y desprovistos de células de una manera que recuerda a la craneosinostosis, un trastorno del desarrollo que afecta aproximadamente a uno de cada 2.500 bebés nacidos en los Estados Unidos.
El autor principal del estudio fue Greg Holmes, PhD, profesor asistente de genética y ciencias genómicas en Icahn Mount Sinai.
El estudio se centró en las células de la sutura coronal, una articulación fibrosa que conecta las placas óseas anterior y media. En los humanos, atraviesa la parte superior de la cabeza, de sien a sien. A lo largo del desarrollo, la sutura se rellena con un tejido regulador llamado mesénquima, que contiene células madre. Las células madre proporcionan una fuente constante de nuevas células óseas u osteoblastos, que se necesitan a medida que crecen las placas en ambos lados y el cráneo se expande. En los adultos, estas células madre se agotan y las articulaciones entre las placas óseas se fusionan.
La craneosinostosis es un defecto congénito en el que esta fusión se produce de forma prematura, lo que resulta en bebés que nacen con cráneos deformados que pueden desarrollar problemas neurológicos. Los científicos han demostrado que alrededor del 25% de los casos están relacionados con mutaciones genéticas y que el desarrollo normal de la sutura está controlado por varios factores de crecimiento. De todas las suturas necesarias para formar un cráneo, la sutura coronal se ve comúnmente afectada en la craneosinostosis.
En este estudio, el laboratorio de Holmes trabajó con investigadores de los laboratorios de Bin Zhang, PhD, Harm van Bakel, PhD, y Ethylin Wang Jabs, MD, de Icahn Mount Sinai. Juntos, estudiaron cómo cambia la actividad genética de las células de sutura coronal al principio del desarrollo. Para hacer esto, midieron los niveles de ARN de células de sutura individuales de ratones embrionarios alrededor de uno a tres días antes de que los ratones nacieran normalmente.
Sus resultados sugieren que un gen que codifica una molécula llamada proteína de interacción hedgehog (HHIP) juega un papel único y crítico en el desarrollo de la sutura coronal. El gen era más activo en un nuevo grupo de células mesenquimales que en los osteoblastos. De hecho, los científicos vieron la tendencia opuesta cuando observaron células de otras suturas. Los experimentos de rastreo sugirieron que después del nacimiento, los osteoblastos de sutura coronal se derivaron de estas células mesenquimales. Además, los cráneos de ratones embrionarios mutantes que carecen del gen HHIP tenían una forma diferente a la de los ratones normales. Específicamente, había menos células mesenquimales que separaban los huesos del cráneo y la sutura coronal mutante estaba cerca de la fusión.
Las proteínas Hedgehog son factores de crecimiento que se sabe que guían el crecimiento y desarrollo normales de varias especies, incluida la promoción del crecimiento óseo. Se sabe que HHIP inhibe la actividad de Hedgehog. Para los autores de este estudio, sus resultados sugieren que el gen HHIP redujo la actividad del erizo para permitir el desarrollo normal de la sutura coronal. Esperan que los estudios genéticos unicelulares avanzados como este brinden a los investigadores una mejor comprensión de cómo se forma un cráneo en condiciones de salud y enfermedad.
Cual: Greg Holmes, PhD, profesor asistente de genética y ciencias genómicas en Icahn Mount Sinai.
Este estudio fue apoyado por los Institutos Nacionales de Salud (DE024448, DE026814, DE027677, HD078233, y DE030596) y el Grupo de Computación Científica en Icahn Mount Sinai.
Articulo
Holmes, G. et al., El análisis de células individuales identifica un papel clave para Hhip en el desarrollo de la sutura coronal murina. Nature Communications, 8 de diciembre de 2021, DOI: 10.1038 / s41467-021-27402-5
