Grupos de investigación

Regulación génica y morfogénesis

Dr María Almuedo-Castillo
Morfogénesis del ojo in vivo versus in vitro: identidad celular, mecánica de los tejidos y scaling.
Dr María Almuedo-Castillo
Researcher associated to Dr Juan Ramón Martínez Morales. CSIC

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Resumen

¿Cómo es la formación de un órgano tan asombrosamente robusta y reproducible? Esta perfección se logra mediante el trabajo en equipo entre diversos componentes que instruyen procesos celulares muy diferentes pero con un objetivo común: formar un órgano funcional proporcionado. Uno de los desafíos de nuestro grupo de investigación es identificar centros de coordinación entre las entradas de señalización que finalmente controlarán la forma 3D de los órganos.
El primer centro organizativo que queremos identificar es el que existe entre la señalización bioquímica y la mecánica de los tejidos. Específicamente, la señalización bioquímica que da como resultado la especificación de la identidad celular (a través de la señalización Wnt) y la información morfogenética que depende de las propiedades mecánicas de las células y tejidos (mediada por la señalización YAP).
El segundo centro que queremos entender es entre el patterning y el tamaño del órgano. Este mecanismo garantizará que las diferentes fracciones del órgano estén presentes de manera proporcional con respecto al tamaño final del órgano y del organismo. Evaluaremos modelos conocidos como “scale-invariant” para identificar los mecanismos moleculares que no solo especifican el ojo, sino que también lo hacen de forma proporcionada.
Para responder a estas preguntas utilizamos el desarrollo del ojo de pez cebra como paradigma de formación de órganos.


 
Finalmente, una vez que tengamos una visión integrativa de la señalización de la identidad celular, la mecánica y el scaling de los tejidos durante la formación del ojo de vertebrados, queremos analizar si el contexto del organismo es indispensable para ello. Para eso, planeamos estudiar organoides de ojo que crecen fuera del organismo, como las copas ópticas generadas in vitro a partir de células madre embrionarias de ratón (mESC). En condiciones permisivas, los cultivos de mESCs generan espontáneamente copas ópticas tridimensionales (3D) sin ninguna información externa. Este hallazgo es muy poderoso en términos aplicativos  en la medicina regenerativa, pero se debe tener cuidado ya que el escenario in vivo es mucho más complejo, donde las señales, las fuerzas y las limitaciones espaciales del organismo, probablemente mejoran la robustez y la plasticidad de la formación del órgano. Para profundizar en esta asombrosa pregunta, compararé las propiedades del desarrollo in vivo del ojo en zebrafish (pez cebra) con la generación in vitro de los organoides de ojo. Estos sistemas son ideales para la obtención de imágenes en 4D in toto, para el seguimiento de los movimientos celulares y los reordenamientos de la forma celular, así como para aplicar diferentes perturbaciones, como mutagénesis, tratamientos farmacológicos o interferencias mecánicas del tejido.