{"id":10545,"date":"2019-10-16T22:47:20","date_gmt":"2019-10-16T20:47:20","guid":{"rendered":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/?p=10545"},"modified":"2019-11-14T23:04:16","modified_gmt":"2019-11-14T22:04:16","slug":"recreando-la-biologia-del-desarrollo-en-una-placa-de-petri","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/recreando-la-biologia-del-desarrollo-en-una-placa-de-petri\/","title":{"rendered":"Recreando la biolog\u00eda del desarrollo en una placa de Petri"},"content":{"rendered":"

Miki Ebisuya<\/strong>\u00a0cre\u00f3 su grupo de investigaci\u00f3n en el\u00a0Laboratorio Europeo de Biolog\u00eda Molecular \u2013 Barcelona (EMBL Barcelona)\u00a0<\/a>hace un a\u00f1o. No obstante, hasta este verano su grupo no se ha asentado al 100%. \u00abUno de mis investigadores postdoctorales (que es tambi\u00e9n mi marido) ha mantenido el grupo en Jap\u00f3n a lo largo de este a\u00f1o, acabando de cerrar asuntos y traslad\u00e1ndolos aqu\u00ed. \u00c9l se vino a Barcelona hace solo unos meses\u00bb, comenta Ebisuya.<\/p>\n

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Equipamiento especial<\/strong><\/h2>\n

Los microscopios que han llegado a la 4a planta del Parque de Investigaci\u00f3n Biom\u00e9dica de Barcelona (PRBB)<\/a> – donde se encuentra EMBL Barcelona<\/a> – no son convencionales. \u00abDisponemos de microscopios confocales tradicionales, pero tambi\u00e9n de un\u00a0microscopio personalizado\u00a0<\/strong>que desarrollamos conjuntamente con la compa\u00f1\u00eda Olympus en Jap\u00f3n. Por eso estamos esperando a que esta compa\u00f1\u00eda japonesa venga y lo instale; la sede europea de dicha compa\u00f1\u00eda no vende estos microscopios\u00bb, explica la l\u00edder del grupo.<\/p>\n

Lo que hace especial a este microscopio es que\u00a0detecta bioluminiscencia<\/strong>, en lugar de fluorescencia – que es la manera m\u00e1s com\u00fan de marcar c\u00e9lulas vivas.<\/p>\n

La bioluminiscencia – lo que las luci\u00e9rnagas usan para brillar – no requiere excitaci\u00f3n. Se trata de una reacci\u00f3n enzim\u00e1tica que cataliza la oxidaci\u00f3n del sustrato luciferina, generando luz. Para el grupo, la bioluminiscencia tiene ventajas interesantes.<\/p>\n

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\u00abUsamos un microscopio personalizado que hemos desarrollado conjuntamente con la compa\u00f1\u00eda Olympus en Jap\u00f3n, que detecta bioluminiscencia, en lugar de fluorescencia\u00bb<\/p><\/blockquote>\n

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\u00abEstamos estudiando las\u00a0oscilaciones<\/strong> (genes que pasan de un estado activo a uno inactivo de manera c\u00edclica<\/strong>), y esto se detecta como pulsos de luz (cuando un gen en concreto se expresa, la se\u00f1al de bioluminiscencia aumenta). Debido a que la periodicidad de los ciclos que estudiamos es breve (se repiten cada 2-5h), no podemos usar prote\u00ednas fluorescentes, como GFP, \u00a1pues tienen una vida media de ~24h! Si las us\u00e1ramos, cuando apareciese el siguiente pulso, todav\u00eda estar\u00edamos viendo la luz del primero… Y si desestabilizamos la prote\u00edna fluorescente, la se\u00f1al se vuelve demasiado d\u00e9bil como para ser detectada\u00bb, explica la l\u00edder del grupo. Por suerte, la bioluminiscencia no genera ruido de fondo, como s\u00ed lo hace la fluorescencia, de modo que el tiempo de exposici\u00f3n se puede extender a entre 5 y 10 minutos. Esto significa que incluso una se\u00f1al d\u00e9bil puede ser detectada.<\/p>\n

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\u00abHaciendo\u00bb biolog\u00eda para entender los principios<\/strong><\/h2>\n

El laboratorio se centra en\u00a0la\u00a0biolog\u00eda sint\u00e9tica del desarrollo<\/strong><\/a>. La mitad del laboratorio intenta reconstituir artificialmente mecanismos de desarrollo, mientras que la otra mitad intenta recrearlos\u00a0in vitro<\/em>, mediante c\u00e9lulas madre. En ambos casos, el objetivo es el mismo:\u00a0entender los principios que hay detr\u00e1s de estos mecanismos de desarrollo<\/strong> usando sistemas\u00a0in vitro<\/em>. Han estado trabajando en cuatro procesos:<\/p>\n

1- Ruptura de la simetr\u00eda\u00a0<\/a><\/p>\n

2- Formaci\u00f3n de patrones<\/a><\/p>\n

3- Deformaci\u00f3n de tejidos<\/p>\n

4- Oscilaciones<\/p>\n

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La mitad del laboratorio intenta reconstituir artificialmente mecanismos de desarrollo, mientras que la otra mitad intenta recrearlos in vitro<\/em>, mediante c\u00e9lulas madre<\/p><\/blockquote>\n

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1. Ruptura de la simetr\u00eda\u00a0<\/strong><\/p>\n

Los primeros dos proyectos los llev\u00f3 a cabo Ebisuya cuando todav\u00eda estaba en Jap\u00f3n. Para el primero, usaron c\u00e9lulas CHO (c\u00e9lulas de h\u00e1mster muy usadas en cultivos celulares), las cuales no disponen de un mecanismo end\u00f3geno de ruptura de simetr\u00eda intercelular. Los investigadores\u00a0introdujeron un circuito gen\u00e9tico artificial basado en la se\u00f1alizaci\u00f3n Delta-Notch<\/strong> (conocida por estar involucrada en la divisi\u00f3n celular<\/a> asim\u00e9trica) y consiguieron que estas c\u00e9lulas se dividiesen en dos tipos celulares que expresan marcadores distintos. Con este experimento,\u00a0el grupo ha demostrado que el sistema Notch no es solo necesario, sino suficiente para generar una ruptura de la simetr\u00eda<\/strong>. Recrear el fenotipo artificialmente es la prueba definitiva del mecanismo que hay detr\u00e1s. \u00abTambi\u00e9n hemos aprendido algo nuevo, ya que algunos componentes del sistema no act\u00faan de la manera esperada\u00bb, a\u00f1ade Ebisuya.<\/p>\n

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\u00abRecrear el fenotipo artificialmente es la prueba definitiva del mecanismo que hay detr\u00e1s\u00bb<\/p><\/blockquote>\n

 <\/p>\n

2. Formaci\u00f3n de patrones<\/strong><\/p>\n

Los patrones son b\u00e1sicos en desarrollo; por ejemplo, nuestras manos siguen un patr\u00f3n<\/a> (dedo, espacio, dedo, espacio, dedo, espacio, y as\u00ed hasta cinco veces). El segundo proyecto del laboratorio fue\u00a0recrear un patr\u00f3n celular de forma\u00a0sint\u00e9tica<\/strong>. Esta vez, usaron c\u00e9lulas de mam\u00edfero HEK293 a las cuales les\u00a0introdujeron un circuito gen\u00e9tico que recrea el sistema de reacci\u00f3n-difusi\u00f3n<\/strong>, un modelo matem\u00e1tico que explica c\u00f3mo la interacci\u00f3n de m\u00faltiples mol\u00e9culas difusibles puede dar lugar a patrones en el espacio.<\/p>\n

Con este nuevo circuito, las c\u00e9lulas empiezan a comunicarse las unas con las otras<\/a> enviando se\u00f1ales que activan a sus vecinas e inhiben aquellas c\u00e9lulas que se encuentran m\u00e1s lejos<\/strong>. Esto genera un patr\u00f3n de \u00e1reas en positivo y negativo (es decir, \u00e1reas en las que un gen es expresado o inhibido). El sistema de reacci\u00f3n-difusi\u00f3n es conocido por estar involucrado en este proceso, y las simulaciones computacionales lo han estado probando durante mucho tiempo – pero \u00abcrearlo desde cero, con c\u00e9lulas, genes y prote\u00ednas reales, \u00a1es otra historia!\u00bb, comenta Ebisuya.<\/p>\n

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3. Deformaci\u00f3n de tejidos<\/strong><\/p>\n

Tanto la ruptura de la simetr\u00eda como la formaci\u00f3n de patrones son esenciales en el desarrollo, pero se trata de mecanismos de 1 o 2 dimensiones. Y el desarrollo tiene lugar en 3D<\/strong>, de modo que el grupo intenta ahora\u00a0manipular la forma de los tejidos<\/a><\/strong>. Est\u00e1n usando l\u00e1minas de c\u00e9lulas epiteliales en un gel con el objetivo de doblar dichas l\u00e1minas<\/strong>. Como con los proyectos anteriores, lo que quiere el grupo es probar la suficiencia del mecanismo que se conoce actualmente (en este caso, la constricci\u00f3n apical) y descubrir si existen nuevos mecanismos.<\/p>\n

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4. Oscilaciones: el problema de \u00abel tiempo del elefante, el tiempo del rat\u00f3n\u00bb<\/strong><\/p>\n

Otra parte del laboratorio usa c\u00e9lulas madre para recapitular mecanismos naturales del desarrollo, en lugar de reconstituirlos desde cero. \u00abTodav\u00eda es\u00a0in vitro<\/em>\u00ab, sonr\u00ede la l\u00edder del grupo, \u00absolo que un poco menos artificial\u00bb.<\/p>\n

La cient\u00edfica recuerda leer,\u00a0en el instituto, un libro japon\u00e9s titulado\u00a0El tiempo del elefante, el tiempo del rat\u00f3n<\/em><\/strong>. Este libro le ense\u00f1\u00f3 que\u00a0diferentes especies tienen diferentes ciclos temporales<\/strong>; los animales m\u00e1s grandes viven m\u00e1s tiempo, su coraz\u00f3n late m\u00e1s lento, el periodo de gestaci\u00f3n es m\u00e1s largo… \u00abDesgraciadamente, el libro no me respond\u00eda al por qu\u00e9, de modo que las preguntas se quedaron conmigo\u00bb, recuerda la bi\u00f3loga.<\/p>\n

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Diferentes especies tienen ciclos temporales distintos; los animales m\u00e1s grandes tienden a vivir m\u00e1s, pero no se sabe por qu\u00e9. Mediante c\u00e9lulas madre, el laboratorio intenta recapitular estos mecanismos en diferentes especies in<\/em> vitro<\/em>, y compararlas en las mismas condiciones.<\/p><\/blockquote>\n

 <\/p>\n

\u00abSiempre he pensado que este era un problema de muy dif\u00edcil estudio, ya que es complicado comparar qu\u00e9 sucede en diferentes especies cuando nos encontramos con ambientes corporales tan diversos<\/strong>; diferente n\u00famero de c\u00e9lulas, diferente nutrici\u00f3n<\/a>, etc. Pero ahora, gracias a las c\u00e9lulas madre pluripotentes inducidas (iPS) y a las c\u00e9lulas madre embrionarias (ES)<\/a>, podemos recapitular estos mecanismos en diferentes especies\u00a0in vitro<\/em>, y compararlas entre ellas bajo las mismas condiciones en cultivos celulares\u00bb, afirma Ebisuya.<\/p>\n

Actualmente, el grupo est\u00e1 estudiando el reloj de segmentaci\u00f3n<\/strong>, un tipo de oscilaci\u00f3n que tiene lugar durante el desarrollo. El tiempo de oscilaci\u00f3n del reloj de segmentaci\u00f3n humano va m\u00e1s lento que el del rat\u00f3n.\u00a0El laboratorio usa c\u00e9lulas madre pluripotentes de humano y rat\u00f3n para recapitular los relojes de segmentaci\u00f3n\u00a0in vitro<\/em><\/strong>, estudiando as\u00ed la causa de las diferencias entre especies en cuanto a tiempos biol\u00f3gicos. \u00abNuestro \u00faltimo objetivo ser\u00eda modificar algo en c\u00e9lulas humanas y conseguir que adquieran el mismo ciclo temporal que un rat\u00f3n, y viceversa. Esto significar\u00eda que hemos entendido los principios escondidos tras estas diferencias\u00bb, concluye la investigadora japonesa.<\/p>\n

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La uni\u00f3n Barcelona-Jap\u00f3n<\/strong><\/h2>\n

Ebisuya est\u00e1 ya bastante asentada en Barcelona. \u00abTodav\u00eda me impresiona la belleza del PRBB<\/a> y los grupos tan interesantes que hay aqu\u00ed\u00bb, dice. Pero esto no significa que se olvide de sus or\u00edgenes.<\/p>\n

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\u00abTodav\u00eda me impresiona la belleza del PRBB<\/a> y los grupos tan interesantes que hay aqu\u00ed\u00bb
\nMiki Ebisuya<\/strong><\/p><\/blockquote>\n

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En un intento de, por una parte, mantener el contacto con sus antiguos compa\u00f1eros en Jap\u00f3n y, por otra parte, conocer a sus nuevos vecinos, Ebisuya ha organizado el Encuentro Jap\u00f3n-Barcelona sobre Morfog\u00e9nesis en 3D<\/strong><\/a>, que tendr\u00e1 lugar en el PRBB los d\u00edas 21 y 22 de octubre<\/strong>. La investigadora anima al personal del PRBB, as\u00ed como a la gran comunidad de investigadores de Barcelona, a asistir. Es gratuito, pero es necesario registrarse a trav\u00e9s de la web<\/a>, informa la l\u00edder del grupo.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"The
El p\u00f3ster del encuentro lo ha dise\u00f1ado Nuria Taberner Carretero, anterior investigadora postdoctoral en el laboratorio de Ebisuya.<\/figcaption><\/figure>\n

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La joven l\u00edder del grupo explica los motivos que hay tras este encuentro: \u00abJap\u00f3n es un pa\u00eds muy aislado, y debido a la geograf\u00eda y a la barrera del idioma, es muy complicado comunicarse con investigadores de otras partes del mundo… Pero existen muchos investigadores interesantes all\u00ed – as\u00ed como aqu\u00ed en Barcelona. \u00a1As\u00ed que quise organizar un evento donde se pudieran encontrar!\u00bb.<\/p>\n

 <\/p>\n

Ebisuya anima al personal del PRBB, as\u00ed como a la gran comunidad cient\u00edfica de Barcelona, a asistir al pr\u00f3ximo Encuentro Jap\u00f3n-Barcelona sobre Morfog\u00e9nesis en 3D<\/a>.<\/p><\/blockquote>\n

\u00a0<\/strong><\/p>\n

Construyendo una comunidad<\/strong><\/h2>\n

Ebisuya est\u00e1 muy interesada en crear comunidades. En el PRBB ha encontrado buenos colaboradores, como\u00a0Jordi Garcia Ojalvo<\/strong>, del\u00a0Departamento de Ciencias Experimentales y de la Salud, Universidad Pompeu Fabra (DCEXS-UPF)<\/a>. \u00abConoc\u00eda su trabajo, \u00a1pero no sab\u00eda que se encontraba en el mismo edificio! De hecho, cre\u00eda que estaba en EEUU, ya que colabora con muchos laboratorios americanos\u00bb, admite. Garcia Ojalvo es su colaborador ideal, a\u00f1ade: es experto en oscilaciones y est\u00e1 familiarizado con la biolog\u00eda sint\u00e9tica. \u00abEst\u00e1 muy ocupado pero, gracias a que estamos en el mismo edificio<\/strong>, puedo acercarme a su despacho y hablar ni que sea cinco minutos. Esto ha facilitado nuestra colaboraci\u00f3n<\/strong> y, de hecho, ya hemos publicado un preprint en bioRxiv<\/a>!\u00bb, explica la cient\u00edfica.<\/p>\n

Ebisuya tambi\u00e9n forma parte de una nueva serie mensual de seminarios en el PRBB, el club de biolog\u00eda del desarrollo, con grupos del EMBL, DCEXS-UPF, el Centro de Regulaci\u00f3n Gen\u00f3mica (CRG)<\/a> y el\u00a0Instituto Hospital del Mar de Investigaciones M\u00e9dicas\u00a0(IMIM)<\/a>. \u00ab\u00a1Es muy positivo conocer a mis vecinos!\u00bb, concluye.<\/p>\n

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Miki Ebisuya es una joven l\u00edder de grupo en EMBL Barcelona, la \u00faltima instituci\u00f3n en unirse al PRBB. Nos explica c\u00f3mo trabajan con biolog\u00eda sint\u00e9tica en su laboratorio, con la finalidad de reconstituir procesos de desarrollo in vitro.<\/p>\n","protected":false},"author":9,"featured_media":11109,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"footnotes":""},"categories":[27],"tags":[308,428,278,280,292],"new-type":[39,44],"class_list":["post-10545","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-investigacion","tag-biologia-sintetica-es","tag-celulas-madre","tag-desarrollo-embrionario","tag-embl-barcelona-es","tag-perfil-de-grupo","new-type-a-fondo","new-type-noticias"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10545","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/9"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=10545"}],"version-history":[{"count":5,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10545\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":10601,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/10545\/revisions\/10601"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media\/11109"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=10545"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=10545"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=10545"},{"taxonomy":"new-type","embeddable":true,"href":"https:\/\/ellipse.prbb.org\/es\/wp-json\/wp\/v2\/new-type?post=10545"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}