Un estudio histórico que traza con precisión el desarrollo prenatal

En un estudio histórico, investigadores de la Universidad de Washington y el Laboratorio Jackson describieron, con meticuloso detalle, la rápida cadena de acontecimientos que transforma una única célula fertilizada en un organismo complejo. Este trabajo, publicado este mes en la revista Nature, no sólo permitió al equipo explorar los genes que impulsan la diferenciación de cientos de tipos de células, sino que también demostró, por primera vez, que hay cambios muy rápidos en la actividad genética dentro de un mismo grupo. hora en el acto. después del nacimiento, lo que enfatiza la rapidez con la que los recién nacidos deben adaptarse.

«El tamaño del conjunto de datos unicelulares es enorme», dice el científico investigador de JAX, Ian Welsh, Ph.D., quien, junto con el profesor asistente de JAX Stephen Murray, Ph.D., tiene experiencia central en embriogénesis y ontogénesis. Estructuras fetales como extremidades y órganos. Juntos diseñaron una estrategia para recolectar muestras y organizarlas precisamente por etapa de desarrollo.

En ratones, todo el proceso desde una célula hasta más de 500 millones lleva menos de tres semanas. Un equipo dirigido por Jay Shendur, Ph.D., de la Universidad de Washington, describió el proceso con gran detalle, perfilando núcleos en 12,4 millones de células de 83 embriones que abarcan el período de desarrollo prenatal desde el día embrionario 8 hasta el nacimiento. En cada uno de estos núcleos, Shendur y su equipo secuenciaron el ARNm para determinar en qué células se expresaban los genes y qué tan activos eran, y en última instancia construyeron un árbol de relaciones entre los tipos de células desde el óvulo fertilizado hasta el nacimiento.

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El desarrollo embrionario de ratones normalmente se ha estudiado en incrementos de 24 horas después de la fertilización de los ovocitos. El ambicioso objetivo de este estudio era aumentar la precisión del análisis mediante la estadificación de los embriones en intervalos de dos a seis horas. Sin embargo, lo que complica la tarea es que el tiempo de gestación no está estrechamente relacionado con la etapa de desarrollo, ya que diferentes embriones alcanzan etapas de desarrollo en diferentes momentos, incluso dentro de la misma camada.

«Nuestra contribución al proyecto es la precisión de la recogida de muestras y, lo que es más importante, la disposición precisa de las muestras entre sí en un tiempo de desarrollo 'absoluto'», dice Welsh. «Imagínate que estás intentando reconstruir una película pegando una pila de cada uno de los cuadros individuales juntos”. Cuanto más precisamente puedas ubicar estos fotogramas en el tiempo, más precisa será la reconstrucción de tu película”.

A lo largo de la evolución, la formación de nuevos tipos de células se ha producido principalmente de forma gradual, y las células se mezclan bien en puntos temporales adyacentes. Una excepción sorprendente fue la transición de un feto en etapa avanzada a un recién nacido. Ciertos tipos de células, como las de riñón, las de grasa parda y otras, mostraron cambios muy rápidos en la actividad genética durante la hora inmediatamente posterior al nacimiento. Los resultados confirman la magnitud del cambio de la vida placentaria a la vida fuera del útero.

Como base, los resultados señalan el camino para futuros estudios. Por ejemplo, una mejor comprensión de las funciones adaptativas posnatales (y los mecanismos subyacentes a su rápido uso) puede ayudar a explicar las diferencias en la fisiología y los resultados de salud a largo plazo entre los bebés nacidos por cesárea y los nacidos por parto vaginal. En teoría, ampliar este marco podría conducir a un intervalo unicelular durante toda la vida de los mamíferos, desde la concepción hasta la muerte.

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