El grupo de Miki Ebisuya, del Laboratorio Europeo de Biología Molecular – Barcelona (EMBL Barcelona), ha conseguido recrear por primera vez cómo se forma la columna vertebral durante el desarrollo embrionario. Lo han hecho creando un modelo 3D in vitro que imita los somitas, que son las estructuras precursoras de las vértebras, las costillas y los músculos del esqueleto.
Se sabe que el desarrollo de la columna vertebral está regulado por el reloj de segmentación, es decir, por un grupo de genes que se activan y desactivan periódicamente, creando ondas oscilantes. Marina Sanaki-Matsumiya, primera autora del estudio, explica que este reloj de segmentación es tan importante porque «los somitas se forman periódicamente uno a uno bajo esta regulación». Añade que «si esta formación rítmica se interrumpe, las vértebras y las costillas no adquieren la forma y el tamaño adecuados, lo que provoca enfermedades óseas congénitas».
Para llevar a cabo esta investigación, el equipo cultivó células madre humanas in vitro creando un modelo en 3D que imita a los somitas: los somitoides. En estos organoides, estudiaron cómo el reloj de segmentación regula el desarrollo creando ondas de expresión (encendiendo y apagando) del gen HES7, que desempeña un papel clave en el crecimiento de las somitas. Encontraron claras evidencias de oscilaciones, especialmente cuando la somitogénesis o la formación de los somitas estaba a punto de comenzar. Además, se observó una relación entre el tamaño del somita y el reloj de segmentación: «En los somitoides que creamos, los somitas tenían un tamaño constante independiente del número inicial de células«, explica Sanaki-Matsumiya.
Sin embargo, la expresión oscilante dura de 2 a 3 horas en los ratones, mientras que en los humanos el periodo es de 5 a 6 horas. Por tanto, el siguiente paso del grupo será entender por qué el desarrollo embrionario entre especies es tan diferente y cómo afecta al reloj de segmentación. La investigadora principal, Miki Ebisuya, concluye que «nuestro próximo proyecto se centrará en crear somitoides de diferentes especies, medir su proliferación celular y la velocidad de migración de las células para establecer las diferencias en la somitogénesis entre especies».
Sanaki-Matsumiya, M., Matsuda, M., Gritti, N. et al. Periodic formation of epithelial somites from human pluripotent stem cells. Nat Commun 13, 2325 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-29967-1
