Los biólogos del desarrollo mapean puntos críticos de actividad multigénica en embriones en desarrollo por primera vez
Años de trabajo de biólogos del desarrollo del Trinity College Dublin, junto con colegas de la Unidad de Genética Humana MRC de la Universidad de Edimburgo, han producido un recurso con detalles sin precedentes que ayudará a los investigadores a evaluar cómo los genes clave controlan la diferenciación de tejidos y órganos en embriones en desarrollo.
El equipo de colaboración, que acaba de publicar el trabajo histórico en una revista internacional líder, Development, analizó estos genes clave, sus vínculos de comunicación y sus impactos en el espacio 3D del embrión de ratón a través de varias etapas de desarrollo.
Nos sentamos con la profesora Paula Murphy, de la Facultad de Ciencias Naturales de Trinity, para aprender más sobre la investigación y sus implicaciones más amplias.
¿Qué salto ha dado este trabajo?
“Ciertos genes y redes de genes juegan un papel importante en la determinación del desarrollo de un embrión, la formación de diferentes tipos de células (músculo, hueso, neurona) y dónde aparecen los órganos. Desde hace unas décadas, gracias a las técnicas de biología molecular, hemos podido descubrir dónde y cuándo se activa uno de estos “genes Wnt”, lo que nos ayuda a comprender cómo actúa para guiar el desarrollo embrionario (ver Figura 1).
“La técnica debe realizarse para cada gen individualmente para obtener una ‘instantánea’ de dónde se expresa en el espacio embrionario 3D en un momento dado. Lo que hemos logrado con éxito aquí es la difícil tarea de mapear estas instantáneas de datos espaciales para muchos genes, integrando y comparando dónde se activa cada gen en el embrión en desarrollo (Figura 1). Desarrollar las herramientas para poder hacer esto ha sido un gran logro para nuestros colegas en biología computacional en el proyecto Edinburgh Mouse Atlas.
¿Te sorprendió todo lo que descubriste?
“Este enfoque nos permitió hacer una serie de descubrimientos que no habrían sido posibles sin integrar (mapear) todos los modelos. Por ejemplo, podríamos revelar dónde el carril está en silencio porque uno u otro de los componentes no está activado.
“Probablemente, el hallazgo más novedoso es que hay ‘puntos calientes’ en el embrión donde muchos de estos genes se activan juntos (ver Figura 2). Se sabe que algunos de estos puntos críticos son la ubicación de importantes grupos de células que guían el desarrollo, pero algunos eran previamente desconocidos y revelan centros de señalización previamente invisibles en el embrión.
¿Qué otra(s) pregunta(s) de investigación pueden hacer ahora los biólogos del desarrollo?
«Como complemento de esta publicación, hemos puesto a disposición de forma gratuita todos los datos sin procesar y mapeados y las herramientas de visualización para que cualquier biólogo del desarrollo pueda hacer preguntas sobre este sistema de comunicación celular en cualquier parte del mundo. ‘embrión. Por ejemplo, los colegas interesados en el desarrollo del riñón o del cerebro pueden profundizar en los componentes del sistema activados en esa parte del embrión.
“Nosotros y otros ahora podemos usar estos datos para hacer preguntas sobre cómo está cambiando el sistema. Por ejemplo, hay 19 genes muy similares en un ratón y un ser humano. Estos genes múltiples aparecieron por duplicación de genes hace mucho tiempo. Ahora podemos examinar cómo divergieron los genes, cada uno asumiendo funciones únicas durante el desarrollo de un embrión multicelular complejo.
¿Cuáles son los próximos pasos para su equipo?
“Actualmente estamos realizando un análisis específico del conjunto de datos integrado en el desarrollo de los brotes de las extremidades para comprender mejor cómo funciona el sistema de comunicación celular en la extremidad. También esperamos ver cómo los colegas con diferentes intereses especializados utilizarán los datos para profundizar nuestra comprensión de todos los sistemas en desarrollo.
