Hallan la llave del desarrollo del músculo cardiaco

La proteína Mel18 tiene la llave del desarrollo del corazón y, por tanto, podría explicar ciertas malformaciones cardiacas.

Redacción | 04/09/2015 00:00

El grupo de investigadores en Epigenética en el CRG de Barcelona. (CRG)

El corazón es, indiscutiblemente, el músculo más trabajador de nuestro cuerpo: sin su incesante y regular latido, nuestros órganos no recibirían sus nutrientes vitales. Sin embargo, cómo se forma a partir de una fina capa de células en el embrión y se convierte en este potente y simbólico órgano constituye un tema bastante desconocido hasta el momento.

Ahora, investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG) en Barcelona han descubierto un interruptor genético único que parece guiar a las células madre para que se transformen en células especializadas de músculo cardíaco.

Estos descubrimientos, que se publican en Cell Stem Cell, podrían contribuir a revelar las causas subyacentes de malformaciones cardíacas en enfermedades congénitas. También, darían lugar a nuevos métodos para controlar células madre en el laboratorio que permitieran cultivar equipos de reparación celular para lesiones cardiacas.

El equipo de investigación, dirigido por Luciano Di Croce, epigenetista en el CRG y profesor de investigación ICREA, descubrió que la proteína Mel18 regula una parte de la maquinaria celular que activa silenciadores temporales sobre el ADN en células en desarrollo.

Esta proteína se encuentra normalmente activa en un grupo de células madre embrionarias del mesodermo, una capa del embrión que se transforma en todas las células musculares y glóbulos rojos del cuerpo.

Al actuar sobre un complejo proteínico conocido como PRC1, miembro de la familia Polycomb de complejos proteínicos que remodelan la estructura de los cromosomas, Mel18 tiene la capacidad de silenciar ciertos genes. Esto parece desencadenar que las células en desarrollo tomen unas vías específicas que les permiten diferenciarse en células especializadas de músculo cardíaco.

Además, los investigadores descubrieron que Mel18 también desempeña otra función inesperada que consiste en activar ciertos genes a medida que las células cardíacas empiezan a desarrollarse en el mesodermo. Esta doble funcionalidad parece resultar en el desarrollo de tejido cardíaco sano.

Según Di Croce, "Mel18 posee unos niveles de expresión muy altos en las células madre embrionarias. Durante su diferenciación, este nivel de expresión desciende en estas células, mientras que los niveles de expresión en sus células hermanas se incrementa. Curiosamente, sucede de manera específica en cada célula, lo que significa que cada hermana parece ser responsable de la diferenciación de un conjunto de tipos celulares. Los niveles de expresión de Mel18 permanecen altos en células cardíacas, mientras apenas se expresa en células precursoras de neuronas, por ejemplo. A pesar de que no hemos investigado este aspecto en profundidad, es muy probable que una 'inexpresión' de Mel18 en células cardiacas pueda explicar malformaciones cardiacas o patologías".

El equipo de investigación llevó a cabo una serie de experimentos en células madre cultivadas en el laboratorio y usó técnicas de secuenciación genética para determinar que Mel18 se adhiere a genes clave y regula su transcripción.

También se descubrió que se bloqueaba el desarrollo de las células del mesodermo para convertirse en células musculares cardiacas, cuyos niveles de Mel18 eran escasos, y muy pocas eran capaces de latir.

Esto sugiere que las deficiencias en Mel18 podrían estar implicadas en causar ciertos problemas cardiacos, en concreto en los que el músculo cardiaco se desarrolla de manera anormal, según Lluís Morey, primer autor del estudio en el CRG.

Compensar la deficiencia
Sin embargo, estudios previos en ratones han mostrado que los animales con mutaciones en el gen para Mel18 desarrollan aparentemente corazones normales, a pesar de que mueren poco tiempo después de nacer.

Di Croce comenta que "hay que seguir investigando, ya que es posible que las hermanas de Mel18 pudieran compensar la deficiencia de Mel18 durante el desarrollo temprano".

El empleo de Mel18 también promete facilitar el cultivo y crecimiento de células cardiacas sanas en el laboratorio a partir de células madre de pluripotencialidad inducida (células iPS). Estas células evitarían el uso de embriones, ya que se revertiría el estado de células adultas a un estado más similar al embrionario, a la vez que se perciben como una fuente abundante de células para la investigación y el uso clínico en el tratamiento de pacientes.

Morey, primer autor del artículo y actualmente profesor asociado en la Universidad de Miami, comenta que "en el futuro esto podría resultar en un método muy útil de 'reconvertir' células iPS humanas en células cardiacas".