Los neoblastos (ˈniːəʊˌblæst) son células madre adultas que se encuentran en los platelmintos planarios . Son las únicas células de las planarias que se dividen y producen todos los tipos de células, incluida la línea germinal . [1] [2] Los neoblastos son abundantes en el parénquima planario y comprenden hasta el 30 por ciento de todas las células. [1] Después de una lesión, los neoblastos se dividen rápidamente y generan nuevas células, lo que permite a las planarias regenerar cualquier tejido faltante. [1]
Los neoblastos son células madre adultas somáticas que abundan en las planarias. Morfológicamente, los neoblastos son redondos y pequeños, de 5 a 10 μm, y tienen un núcleo grande y un citoplasma escaso . [1] Son las únicas células planarias que se dividen. [3] Los neoblastos se encuentran en el parénquima planario en todo el cuerpo, fuera de los sistemas orgánicos. [1] Las únicas regiones que carecen completamente de neoblastos son la faringe y la punta de la cabeza. [4]
Las nuevas células producidas por la división de los neoblastos forman el blastema regenerativo. [5] Horas después de la lesión, se inicia una respuesta a la herida. [5] La respuesta inicial a la herida se caracteriza por un aumento en el número de divisiones celulares y por la expresión de genes de respuesta a la lesión. [6] La expresión de genes que se requieren para regenerar los tejidos dañados específicos se observa pocos días después de la lesión. [5] Los cambios en la expresión genética son seguidos por el rápido crecimiento del blastema y con la aparición de nuevos tejidos funcionales. [5]
Los neoblastos tienen cuerpos cromatoides , que son estructuras densas electrónicamente compuestas por complejos de ribonucleoproteínas que posiblemente sean responsables del mantenimiento de los neoblastos. Se han encontrado dos componentes proteicos dentro de los cuerpos cromatoides DjCBC-1 y SpolTud-1, que son homólogos a las proteínas involucradas en la proliferación de células de la línea germinal en otros organismos. [7]
La subfamilia de proteínas Piwi de Argonaute y los ARN pequeños que interactúan con ellas son esenciales para el desarrollo de células de la línea germinal, el recambio celular, la regulación epigenética y la represión de elementos transponibles. Los neoblastos expresan tres homólogos de Piwi, y la expresión del homólogo de Piwi smedwi-1 se utiliza para distinguir los neoblastos de otras células somáticas. [8] La expresión de otros dos homólogos de Piwi, smedwi-2 y smedwi-3, es esencial para los neoblastos. [8] [9] La inhibición de la expresión del gen smedwi-2 o smedwi-3 bloquea la regeneración, perjudica el mantenimiento del tejido y conduce a la muerte. [8] [9]
El gen smedwi-1 se expresa en todos los neoblastos. [6]
Existen dos poblaciones distintas de neoblastos, llamadas zeta y sigma. [6] Los neoblastos zeta y sigma son morfológicamente similares, pero se caracterizan por la expresión de genes diferentes. Los neoblastos sigma producen tipos de células cerebrales, intestinales, musculares, excretoras, faríngeas y oculares. También dan lugar a células que se convierten en neoblastos zeta. Los neoblastos zeta luego desarrollan los otros tipos de células epidérmicas. [6]
La actividad de la vía de señalización de Wnt regula el eje anteroposterior de las planarias. El análisis del gen Smed-betacatenin-1 , que codifica un efector de la vía de Wnt, ha revelado su papel en la regulación del eje anteroposterior . [10] La expresión de Smed-betacatenin-1 es necesaria para producir tejidos con identidad posterior, y la inhibición de la expresión de Smed-betacatenin-1 da como resultado que los animales regeneren los tejidos anteriores (p. ej., la cabeza) en lugar de los posteriores (p. ej., la cola). [10]
La investigación sobre regeneración con planarias comenzó a fines del siglo XIX y fue popularizada por TH Morgan a principios del siglo XX. [11] Alejandro Sánchez-Alvarado y Philip Newmark transformaron a las planarias en un organismo genético modelo a principios del siglo XX para estudiar los mecanismos moleculares subyacentes a la regeneración. [12] Morgan descubrió que una pieza correspondiente a 1/279 de una planaria [11] o un fragmento con tan solo 10 000 células podría regenerarse en un nuevo gusano en una o dos semanas. [13] Morgan también descubrió que si se cortaba la cabeza y la cola de un platelminto, el segmento medio regeneraría una cabeza a partir del extremo anterior anterior y una cola a partir del extremo posterior anterior.
Schmidtea mediterranea se ha convertido en la especie preferida para la investigación debido a sus cromosomas diploides y a la existencia de cepas tanto asexuales como sexuales. [14] Estudios genéticos recientes que utilizan tecnología de ARN bicatenario han descubierto 240 genes que afectan la regeneración en S. mediterranea . Muchos de estos genes tienen ortólogos en el genoma humano. [15]
El estudio de los neoblastos ayuda a descubrir los mecanismos y el funcionamiento de las células madre y la degeneración tisular. Las planarias pueden regenerar cualquier parte del cuerpo a partir de pequeños fragmentos en unos pocos días y tienen muchas células madre adultas. Son fáciles de cultivar y se pueden hacer crecer hasta alcanzar grandes poblaciones. Sus proteínas son similares a las proteínas humanas. La interferencia del ARN se realiza alimentándolas, inyectándolas o sumergiéndolas en ARN bicatenario. Se ha secuenciado el genoma de Schmidtea mediterranea. En los humanos, no se conocen células madre pluripotentes que permanezcan después del nacimiento. [16]
En mayo de 2010 se puso en marcha una comunidad de investigación colaborativa sobre planarias, EuroPlanNet. [16]