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Biological Research

Print version ISSN 0716-9760

Biol. Res. vol.34 n.1 Santiago  2001

http://dx.doi.org/10.4067/S0716-97602001000100005 

LIDERES MUNDIALES DE LA BIOLOGÍA DEL DESARROLLO
SE REUNIERON EN SANTIAGO

El importante y explosivo crecimiento de la Biología del Desarrollo que se ha observado en Europa y Estados Unidos no ha ocurrido aún en Chile o América Latina. Pero hay incipientes y promisorios esfuerzos que permiten predecir una mejor situación de esta área de la biología en el futuro cercano.

El grupo de Biología del Desarrollo de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Chile organizó un simposio internacional y un curso práctico para promover y difundir un área que se ha desarrollado escasamente en la región. No es el primer esfuerzo realizado. Ya en 1999 se organizó un curso experimental cuyas raíces se remontan a finales de los años 80' cuando Luis Izquierdo y Claudio Barros organizaron con el apoyo de Gerald Schatten de la Universidad de Wisconsin dos cursos Internacionales de Biología del Desarrollo en el laboratorio de Biología Marina en la sede de Coquimbo de la Universidad Católica del Norte donde Roberto Mayor, uno de los organizadores de los actuales cursos participó como ayudante.

2o Curso y Simposio Internacional de Genética del Desarrollo

Más de una docena de destacados especialistas de la Biología del Desarrollo se reunieron en Enero del presente año con cerca de 20 estudiantes latinoamericanos en un importante curso experimental articulado a un Simposio al que asistieron casi un centenar de científicos chilenos, latinoamericanos y europeos. Los estudiantes que participaron en los trabajos prácticos provenían de Argentina, Ecuador, Perú, Uruguay, México, Venezuela y Chile. Los profesores encargados de cada sección de la parte práctica del curso en conjunto con sus ayudantes fueron Pablo Wappner de la Fundación Campomar, Argentina, encargado del capítulo de Drosophila; Miguel Allende de la Universidad de Chile, especialista en desarrollo del pez Cebra; Motoe Kato y Ruby Valdivia de la Universidad de Chile expertos en ratón; Roberto Mayor de la Universidad de

Chile que abordó el tema de Xenopus laevis junto a Katherine Hartley de la Universidad de Cambridge que se refirió a transgénicos de Xenopus.

Durante dos semanas estudiantes, ayudantes y profesores trabajaron intensamente en el laboratorio teniendo como tema central del curso la transgénesis en los distintos modelos animales, analizando las ventajas y desventajas en cada uno de ellos.

Simposio Internacional de Biología del Desarrollo

El Profesor Dr. Sir John Gurdon (Reino Unido ) inauguró el simposio frente a un auditorio de científicos y autoridades de gobierno, la Universidad y periodistas. Compartió con la audiencia sus vivencias a finales de los años 60' cuando fue uno de los primeros en clonar un vertebrado, en este caso un anfibio, a partir de células intestinales diferenciadas. Comentó también el experimento reciente de la clonación de la oveja Dolly y se refirió al futuro de esta tecnología. Según Gurdon el clonamiento en conjunto con el conocimiento de los mecanismos de diferenciación celular podrían ser utilizados en la terapia de reemplazo/transplante de órganos. Se refirió, además, a uno de los problemas centrales del desarrollo embrionario. Esto es entender como en un grupo de células indiferenciadas ocurre la diferenciación celular en un patrón espacial tan preciso. La respuesta que Gurdon dio a esta pregunta, apoyada por sólida evidencia experimental, consistió en que en este conjunto de células indiferenciadas se establece un gradiente extracelular de una sustancia que las células son capaces de sensar. Pequeñas diferencias en los valores de estas moléculas, que han sido identificados como factores de crecimiento, gatillarían respuestas celulares totalmente distintas. Se presentó evidencia que demostraba que la diferencia entre distintas células mesodérmicas, algunas de las cuales expresan el gen gsc y se diferenciarán en tejido de la cabeza, y otras que expresan el gen Xbra y se diferenciarán en células de la columna vertebral, era determinada por una diferencia de ocupación en el número de receptores de factores de crecimiento entre un 6 a un 4 %, respectivamente. ¿Cómo las células son capaces de sensar estas diferencias tan pequeñas? y ¿cómo se genera esta gradiente de actividad en los factores de crecimiento secretados al medio extracelular?. Aún cuando estas preguntas no tienen aún respuestas claras, parte de la solución podría venir de los trabajos presentados por Enrique Brandan (P. Universidad Católica de Chile). Brandan mostró que la diferenciación del músculo, un tejido derivado del mesodermo que estudiaba Gurdon, dependía de la actividad de factores de crecimento y que esta era modulada por diversos proteoglicanes de la matriz extracelular. A través de una serie de experimentos de sobreexpresión o antisentido Brandan mostró la participación de estas moléculas extracelulares en la diferenciación muscular. No deja de ser interesante especular que uno de los mecanismos de generación o modulación de los gradientes extracelulares descritos por Gurdon correspondiese a estos proteoglicanes reportados por Brandan.

Scott Fraser del CALTECH (USA) deleitó con las imágenes y las proyecciones de su investigación acerca de nuevas tecnologías sobre microscopía y procesamiento de imágenes tendientes a estudiar los movimientos e interacciones celulares que dan forma al embrión durante el desarrollo. Utilizando microscopía de MRI Fraser mostró la gastrulación de Xenopus pudiéndose apreciar que ciertos movimientos celulares comienzan mucho antes de lo previamente descrito, y que justamente son estos movimientos celulares los que ponen en contactos células que estaban inicialmente alejadas permitiendo enviar las señales de factores de crecimientos que describieron Gurdon y Brandan. Fraser también mostró como se afectaba el movimiento de las células mesodérmicas cuando elementos de la vía wnts eran bloquedos. Uno de los méritos del trabajo de Fraser es poner en el contexto del embrión la multiplicidad de señales y de cascadas génicas que se describen en la literatura actual.

La mayor parte de las conferencias siguientes se refirieron al desarrollo del sistema nervioso, ya que la llamada Neurobiología del Desarrollo es un área de gran actividad. Juan Modolell (España) explicó como los embriones y larvas de Drosophila generan un muy preciso arreglo de los órganos sensoriales y que la función de los genes Iro era controlar la expresión de los genes proneurales, los que a su vez especificaban el lugar donde se diferenciaría el órgano sensorial. También ilustró acerca del concepto de los genes Iro como genes de prepatrón. Los dominios de distintos genes de prepatrón se sobrepondrían y definirían un territorio más restringido donde se activarían los genes proneurales. Sostuvo que durante el desarrollo del sistema nervioso periférico de Drosophila cascadas génicas se activan con la consecuente restricción del territorio donde ocurrirá la diferenciación neuronal.

Mecanismos similares fueron descritos en vertebrados. Uno de los científicos que ha contribuido en forma importante en el estudio del desarrollo de Drosophila es el español José Campos-Ortega (Alemania). Campos-Ortega se refirió, sin embargo, al pez cebra, sistema en el que ha estado trabajando en los últimos años. Campos-Ortega propuso un modelo donde la vía Notch es necesaria para la gliogénesis y esta diferenciación compite con la neurogénesis. El mismo tema de la especificación de las células del sistema nervioso continuó con la presentación de Judith Eisen (USA) que analizó la diferenciación de otros dos tipos celulares: motoneuronas y crestas neurales. Mediante una combinación de técnicas de marcaje celular y estudios de distintos mutantes Eisen también asignó a las señales Notch un importante papel en la especificación de las células mencionadas.

Otro de los órganos del sistema nervioso que fueron analizados en este simposio fue la glándula pienal. Miguel Allende (Universidad de Chile) relató las estrategias que su laboratorio esta desarrollando para entender como se forma este órgano fotorreceptor. Allende mostró su trabajo relacionado con el aislamiento de promotores específicos de la glandula pineal, mediante el uso de transgénicos que tienen a GFP como el gen reportero; asimismo, examinó genes específicos, tales como Otx5, que podrían ser importantes en la diferenciación de este órgano.

Roberto Mayor (Universidad de Chile) expuso acerca de la diferenciación de las crestas neurales. La primera pregunta que trató de resolver era mediante qué mecanismo las crestas neurales se diferenciaban justo en el borde entre las epidermis y la placa neural. Mayor demostró que existiría un gradiente de un factor de crecimiento (BMP) , similar a los descritos por Gurdon, que especificaría los distintos destinos celulares. Altos niveles de BMP significarían diferenciación en epidermis, bajos niveles diferenciación en placa neural, mientras que niveles intermedios significarían diferenciación a crestas neurales. Una vez que las crestas neurales están inducidas por este gradiente se activa en ellas la expresión de una serie de genes. Mayor mostró que uno de estos genes es Slug, un factor de transcripción que a su vez es un represor de BMP. Acerca de Slug y otros genes relacionados y los genes Snail se refirió Angela Nieto del Instituto Ramón y Cajal (España). Nieto expuso que la familia génica Snail presenta una interesante evolución. Propuso que apareció en un ancestro previo a la radiación protostomo-deuterostomo y que duplicaciones independientes en artrópodos y vertebrados condujieron a la situación actual. Además se describió un cambio en los patrones de expresión de distintos miembros de la familia Snail en vertebrados, lo que sugiere un rearreglo de los elementos reguladores. Finalmente se analizó la función de los genes Snail como factores de transcripción involucrados en la migración celular de distintos tejidos, tales como crestas neurales, mesodermo e incluso células metastásicas tumorales. El mecanismo de acción de estos genes demostrado por Nieto sería el siguiente: las células antes de la migración expresarían moleculas de adhesión tipo cadherinas, los genes Snail reprimirían directamente la expresión de cadherinas lo que gatillaría la migración celular.

Otra de las poblaciones celulares de las que deriva el sistema nervioso periférico son las placodas ectodérmicas. Estas células y las crestas neurales son migratorias y se forman en el borde de la placa neural. Sin embargo, han sido mucho menos estudiadas que las crestas neurales. Marianne Bronner-Fraser (USA) expuso brillantemente una nueva línea de investigación desarrollada en su laboratorio y relacionada con la diferenciación de las placodas. A través del análisis de la expresión de una serie de genes específicos para las distintas placodas, Bronner-Fraser estudió el tiempo en que distintas placodas son inducidas y cual es el tejido inductor. De este análisis concluyó que las placodas trigeminales, pero no las óticas, se inducen por mecanismos similares al de inducción de las crestas neurales.

Un destacado ejemplo del uso de la tecnología de transgénicos y knock out en ratones fue presentado por Heiner Westphal (USA). Westphal mostró los resultados de ratones knock out para los genes LIM. Los genes LIM codifican para homeoproteínas muy conservadas durante la evolución. Los experimentos de knock out evidenciaron que los genes LIM participan en el desarrollo de una variedad de tejidos, tales como cerebro, pituitaria, gónadas, etc. Además Westphal mostró los mecanismos de regulación de los genes LIM en ratones. Otra novedosa estrategia experimental relacionada con la transgénesis fue ilustrada por Katherine Hartley (Reino Unido). Hartley utilizó la técnica de transgénesis REMI para estudiar la función del factor BMP en el desarrollo de Xenopus. Usando una serie de promotores tejido específico dirigió a distintos sitios del embrión la expresión de BMP y analizó su efecto en el desarrollo y expresión de otros genes. De estos experimentos se concluyó la participación de BMP en el patrón temprano del tubo neural y en la morfogénesis del corazón. Hartley discutió, además, las ventajas y limitaciones de esta metodología y las aproximaciones experimentales que en el laboratorio de Cambridge se están desarrollando actualmente para superar los problemas técnicos.

La diferenciación de los espermios fue abordada por Ricardo Moreno (P. Universidad Católica de Chile) que estudió a través de microscopía confocal el proceso de biogénesis de organelos durante la espermatogénesis. Sus conclusiones apuntan a que el tráfico de membranas vesiculares es distinto al común de las células somáticas, siendo el destino de proteínas en las espermátidas menos exacto que en células somáticas.

El problema de regulación de la transcripción estuvo presente durante prácticamente todas las conferencias del Simposio, ya que sin duda es uno de los problemas mas actuales para entender los cambios de conducta celular que ocurren durante el desarrollo. Dos conferencias tocaron este aspecto en forma directa. Martín Montecino (Universidad de Concepción) se refirió a la relación entre la estructura de la cromatina y la actividad transcripcional. El modelo de estudio fue erizo de mar y los genes correspondían a los genes de histonas. A través de una combinación de técnicas de biología molecular y bioquímica Montecino logró caracterizar un complejo del factor de transcripción que regula los cambios temporales en la expresión del gen de histona H3. Pablo Wappner (Argentina) analizó el problema de la regulación transcripcional en la respuesta a la hipoxia en Drosophila. Wappner desarrolló líneas transgénicas que contienen los elementos de respuesta a hipoxia controlando la expresión de diversos marcadores génicos. Esto permitió realizar una caracterización fisiológica y bioquímica de la respuesta a la hipoxia.

El intenso ejercicio intelectual desplegado durante el Simposio y Curso Internacional de Genética del Desarrollo terminó con un viaje a la Viña Santa Rita, un recorrido por las plantaciones y sus bodegas y una muy buena cena en el comedor de esta antigua viña.

ROBERTO MAYOR
Millenium Nucleus in Developmental Biology,
Facultad de Ciencias, Universidad de Chile.
rmayor@abello.dic.uchile.cl

Instantáneas del encuentro


Figura 1. Katherine Hartley (University of Cambridge) enseña a los estudiantes a hacer Xenopus transgénicos por la técnica de REMI. De izquierda a derecha: D. Garciadiego (México), R. Carpio (Perú), I. Ferrán (Argentina), C. Concha (Chile), A. Fuentes (Argentina), F. Brown (Ecuador).

Figura 2. Roberto Mayor (Universidad de Chile) analiza con los estudiantes los resultados de los experimentos con Xenopus. De izquierda a derecha: M Ustoa (México), I. Ferrán (Argentina), C. Concha (Chile), A. Carvajal (Chile).

Figura 3. Motoe Kato y Ruby Valdivia (Universidad de Chile), observan como D. Garciadiego (México) inyecta el pronucleo de un embrión de ratón para hacer un transgénico.

Figura 4. "Coffe break" en el Simposio Internacional. John Gurdon (University of Cambridge) conversando con dos estudiantes M. Ustoa (México) y L. Sulz (Chile).

Figura 5. Almuerzo en la Facultad de Ciencias durante el Simposio Internacional. De izquierda a derecha. M. AIlende (U. Chile), R. Mayor (U. Chile), S. Fraser (Caltech, USA), M. Bronner-Fraser (Caltech, USA), de espaIda están I. Campos-Ortega (Alemania) y I. Eisen (USA).

Figura 6. Angela Nieto (España) conversa sobre las crestas neurales con Marianne Bronner-Fraser (Caltech, USA).

Figura 7. 2° Curso Internacional de Genética del Desarrollo. De izquierda a derecha, Primera fila: J. Ferrán, N. Oviedo, M. Kato, D. Garciadiego, segunda fila: M Avila, M. Muzzopappa, M. Allende, R. Valdivia, L. Furlong, V. Nuñez. Tercera fila: F. Brown' M. A. Torres, C. Trivulo' M. Ustoa, S. Villanueva, cuarta fila: R. Carpio, C. Concha, A. Fuentes, P. Wappner, L. Centanin, M.J. Arezzo, M. Aybar, quinta fila: M. montecino, R. Mayor, O. Schmachtemberg, L. Siluz, A. Carvajal, D. Paz, F Saenz, J. Amigo, A. Sarrazin, J. Arredondo.

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