Los neoblastos (ˈniːəʊˌblæst) son células madre adultas que se encuentran en los platelmintos planarios . Son las únicas células planarias en división 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 somáticas adultas que abundan en las planarias. Morfológicamente, los neoblastos son redondos y pequeños, de 5 a 10 μm, y presentan un núcleo grande y escaso citoplasma . [1] Son las únicas células planarias en división. [3] Los neoblastos se encuentran en el parénquima planario en todo el cuerpo, fuera de los sistemas de órganos. [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 neoblastos forman el blastema en regeneración. [5] Horas después de la lesión, se inicia una respuesta de 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 necesarios para la regeneración de 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 la aparición de nuevos tejidos funcionales. [5]
Los neoblastos tienen cuerpos cromatóideos , que son estructuras electrónicamente densas 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 proteínas implicadas en la proliferación de células germinales en otros organismos. [7]
La subfamilia de proteínas Argonaute Piwi y los pequeños ARN que interactúan con ellas son esenciales para el desarrollo de las células germinales, 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 provoca la muerte. [8] [9]
El gen smedwi-1 lo expresan todos los neoblastos. [6]
Hay 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 Wnt regula el eje anteroposterior planario. El análisis del gen Smed-betacatenin-1 , que codifica un efector de la vía Wnt, ha revelado su papel en la regulación del eje anteroposterior . [10] La expresión de Smed-betacatenina-1 es necesaria para producir tejidos con identidad posterior, y la inhibición de la expresión de Smed-betacatenina-1 da como resultado que los animales regeneren tejidos anteriores (p. ej., cabeza) en lugar de posteriores (p. ej., cola). [10]
La investigación sobre la regeneración utilizando planarias comenzó a finales del siglo XIX y fue popularizada por TH Morgan a principios del siglo XX. [11] Alejandro Sánchez-Alvarado y Philip Newmark transformaron 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 un trozo correspondiente a 1/279 de una planaria [11] o un fragmento con tan solo 10.000 células podría regenerarse y convertirse en un nuevo gusano en una o dos semanas. [13] Morgan también descubrió que si se cortaban tanto la cabeza como la cola de un gusano plano, el segmento medio regeneraría una cabeza del extremo anterior anterior y una cola del extremo posterior anterior.
Schmidtea mediterranea se ha convertido en la especie elegida para la investigación debido a sus cromosomas diploides y 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 de los tejidos. Las planarias pueden regenerar cualquier parte del cuerpo a partir de pequeños trozos en unos pocos días y tienen muchas células madre adultas. Son fáciles de cultivar y crecen hasta formar grandes poblaciones. Sus proteínas son similares a las proteínas humanas. La interferencia del ARN se realiza alimentándolos, inyectándolos o sumergiéndolos en ARN bicatenario. Se ha secuenciado el genoma de Schmidtea mediterranea. En los seres humanos, no quedan células madre pluripotentes conocidas después del nacimiento. [dieciséis]
En mayo de 2010 se lanzó una comunidad de investigación colaborativa sobre la investigación de planarias, EuroPlanNet.