Un pez africano guarda el secreto de la regeneración de tejidos

• Las células preparan una respuesta de reparación
• Puede regenerar partes de su propio cuerpo como aletas o cola

Ejemplar de pez killis turquesa Stowers Institute (Europa Press)

Los peces killi africanos pueden autorregenerarse su aleta caudal adecuadamente después de una lesión. Esto se debe gracias a un componente crítico relacionado con la velocidad y el tiempo de respuesta de sus células.

Al analizar la dinámica de los tejidos durante el recrecimiento, los científicos del Stowers Institute for Medical Research descubrieron que el tiempo que las células dedican al proceso de reparación es clave. También hay que tener en cuenta los factores como cuántas células participan y dónde se encuentran.

"Uno de los mayores misterios sin resolver de la regeneración es cómo sabe un organismo lo que se ha perdido después de una lesión", dijo en un comunicado Alejandro Sánchez Alvarado, director científico de Stowers y autor del trabajo. "Básicamente, el estudio apunta a una nueva variable en la ecuación de la regeneración. Si podemos modular la velocidad y el tiempo que un tejido puede iniciar una respuesta regenerativa, esto podría ayudarnos a diseñar terapias que puedan activar y quizás prolongar la respuesta regenerativa de tejidos que normalmente no lo harían".

¿Cómo es el proceso?

Poco después de una lesión en la cola de un pez killi turquesa (Nothobranchius furzeri), el tejido restante necesita saber cuánto daño se ha producido. Luego, este tejido debe reclutar la cantidad adecuada de células reparadoras en el lugar de la lesión durante la cantidad de tiempo adecuada. La detección del daño, el reclutamiento de células reparadoras y el momento oportuno deben trabajar juntos de alguna manera para que la cola vuelva a crecer. 

"Si un animal que puede regenerar extremidades, como la cola, pierde solo una pequeña porción, ¿cómo sabe que no debe regenerar una cola nueva entera, sino solo la pieza que falta?", dijo Sánchez Alvarado. Para abordar esta cuestión, el equipo sondeó diferentes lugares de la lesión en la aleta caudal del pez killi. 

Descubrieron que las células de la piel, tanto cerca de una lesión como en regiones distantes no lesionadas, lanzan un programa genético que prepara a todo el animal para una respuesta de reparación. Luego, las células de la piel en el lugar de la lesión mantienen esta respuesta y cambian temporalmente su estado para modificar el material circundante llamado matriz extracelular.

Otros animales que también se autorregeneran

El coautor Augusto Ortega Granillo, investigador doctoral, compara esta matriz con una esponja que absorbe las señales secretadas del tejido lesionado y que guía a las células reparadoras para que se pongan a trabajar. Si las señales no se reciben o no se interpretan correctamente, el proceso de regeneración puede no restaurar la forma y el tamaño originales de la cola. 

"Definimos muy claramente cuándo y dónde. A las 24 horas posteriores a la lesión y en la matriz extracelular, el estado celular transitorio está actuando en el tejido de la aleta", dijo Ortega Granillo. "Saber cuándo y dónde buscar nos permitió realizar alteraciones genéticas y comprender mejor la función de estos estados celulares durante la regeneración". 

¿Qué pasaría si modifican la genética del pez?

Para investigar si estos estados celulares distintos comunican información a la matriz extracelular (la estructura de soporte que rodea a las células) durante el proceso de reparación, los investigadores emplearon la técnica de edición genética CRISPR-Cas9. 

Se centraron específicamente en un gen conocido por modificar la matriz extracelular, ya que habían observado su activación al inicio de la respuesta de regeneración. Al alterar la función de este gen, el equipo pretendía determinar su papel en la transmisión de información de las células a la matriz durante la regeneración. "Estos animales modificados ya no saben cuánto tejido se perdió", dijo Ortega Granillo. "Aún se regeneraron, pero la velocidad de crecimiento del tejido fue deficiente. Esto nos dice que al cambiar el espacio extracelular, las células de la piel informan al tejido cuánto se perdió y a qué velocidad debe crecer". 

De hecho, la velocidad y la cantidad de tejido regenerado en estos killis genéticamente modificados aumentaron independientemente de si la lesión en la cola fue leve o grave. Este hallazgo abre la posibilidad de que los estados celulares que modifican la matriz aumenten el recrecimiento regenerativo. Si los estados celulares pudieran ajustarse, podría ser una forma de estimular una respuesta de regeneración más robusta. 

Desde una perspectiva evolutiva, comprender por qué ciertos organismos sobresalen en la regeneración, mientras que otros, como los humanos, tienen capacidades regenerativas limitadas es una fuerza impulsora en el campo de la biología regenerativa. Al identificar principios generales en organismos con alta capacidad regenerativa, los investigadores apuntan a aplicar potencialmente estos conocimientos para mejorar la regeneración en humanos.

¿Es posible que la piel de los humanos se regenere?

Hace dos meses, se creó la primera piel artificial aprobada como tratamiento por la Agencia Española del Medicamento (AEMPS) después de 12 años de trabajo, asegurando esta entidad reguladora que cuenta con “una evidencia sólida de calidad, seguridad y eficacia”. Esta ha sido diseñada por la Universidad de Granada en el Hospital Virgen de las Nieves e implantada por el Hospital Universitario Virgen del Rocío de Sevilla. 

Sus principales ventajas son la mejor cicatrización de heridas, la mejora de la comodidad y unas secuelas físicas menos evidentes. Desde 2016, ya han utilizado este tratamiento con unos 12 metros cuadrados fabricados en 18 pacientes bajo uso compasivo, que consiste en la aplicación de una terapia aún en fase experimental a personas con afecciones graves que no tienen otras alternativas disponibles.

Más allá de esta terapia pionera desarrollada en Andalucía, la AEMPS ha autorizado también implantes bajo uso compasivo en Barcelona, Valladolid, Valencia y Madrid. Además, la autoridad sanitaria ha validado un ensayo clínico sobre ello, que aún no se ha iniciado, en el que participan los hospitales Vall d´Hebron en Barcelona, La Fe en Valencia y La Paz en Madrid.

En definitiva, el concepto de regeneración es una realidad tanto en animales como en seres humanos. En nuestro caso, universidades y hospitales trabajan arduamente para conseguir cada vez mejores resultados y que la falta de piel, ya sea por accidentes, problemas genéticos y demás causas, tenga una solución.