Las similitudes del pez cebra con los humanos los convierten en modelos útiles para estudiar afecciones de la piel como el vitíligo y el melanoma.

Los melanocitos son un pequeño subconjunto de células epidérmicas que desempeñan un papel importante en la protección de la piel de los efectos dañinos de la exposición al sol. Lo hacen sintetizando melaninas, que son pigmentos enviado a otras células de la piel para protegerlas de la dañina luz ultravioleta. La falta de melanocitos funcionales provoca una amplia gama de condiciones de la pielincluidos el cáncer de piel y el vitíligo, una enfermedad autoinmune en la que el cuerpo ataca a los melanocitos y causa parches de piel despigmentada.

Durante casi 20 años, he estado estudiando melanocitos y el papel que juegan en la enfermedad. Las dificultades para cultivar melanocitos humanos en cultivos celulares han llevado a investigadores como yo a utilizar modelos alternativos para estudiarlos.

mi laboratorio y otros han sido pioneros en el uso del pez cebra para estudiar los melanocitos. Usando este pequeño pez de agua dulce como organismo modelo, mi equipo y yo descubrimos recientemente una nueva forma en la que los melanocitos se regeneran. Este proceso permite flexibilidad para que estas células se recuperen de lesiones y puede ser aplicable a otros tipos de tejidos.

Lo que el pez cebra y las personas tienen en común

Los nuevos estudiantes y los no científicos a menudo me preguntan: «¿Por qué el pez cebra?» Hay varias razones por las que el pez cebra es un buen modelo para estudiar los melanocitos.

Los melanocitos en el pez cebra son similar en muchos aspectos a los de las personas. Estas células se desarrollan en los embriones de la misma manera que lo hacen los humanos, usan los mismos programas genéticos y producen las mismas melaninas. La disfunción de los melanocitos en el pez cebra también conduce a las mismas enfermedades y cánceres que se encuentran en las personas.

A diferencia de los melanocitos en la piel humana o de ratón, los melanocitos del pez cebra son visibles externamente en sus rayas oscuras y escamas manchadas. Los investigadores pueden colocar el pescado entero directamente bajo un microscopio y ver las células sin necesidad de una biopsia.

Es importante destacar que los investigadores pueden manipular y realizar experimentos con melanocitos de pez cebra de maneras que no son éticas o factibles de hacer con personas. A diferencia de los estudios que usan melanocitos aislados en una placa de Petri, estos experimentos pueden tener lugar en el contexto de un animal completo, donde podemos monitorear la piel circundante y otros factores biológicos por su influencia en el comportamiento y funcionamiento de los melanocitos.

Diversidad de células madre de melanocitos

En el trabajo encabezado por tyler franzun estudiante de posgrado en mi laboratorio, nuestro equipo ha centrado nuestra atención en el proceso por el cual los nuevos melanocitos regenerarse después de una lesión.

La regeneración de melanocitos es importante para recuperarse de trastornos de la piel como el vitíligo. También es relevante para condiciones relacionadas con la edad como encanecimiento del cabelloen el que las células madre de los melanocitos mueren o se vuelven inactivas y ya no producen los melanocitos maduros que dan color al cabello.

Para estudiar la regeneración de los melanocitos, extrajimos estas células del pez cebra y seguimos su proceso de regeneración. Dado que las células madre de melanocitos en el pez cebra son visibles externamente, rastreamos estas células en tiempo real para ver cómo se dividieron y maduraron. Además, medimos qué genes se expresaron en células madre de melanocitos individuales y sus descendientes durante la regeneración.

Descubrimos que los melanocitos moribundos desencadenan este proceso regenerativo al enviar la señal para que las células madre de los melanocitos, células que pueden dar lugar a nuevos melanocitos, se activen. Sorprendentemente, identificamos dos tipos de células madre, cada una de las cuales tomó una ruta diferente para producir nuevos melanocitos. Un tipo de célula madre convertida directamente en melanocitos productores de melanina. El otro tipo de célula madre se dividió para crear dos tipos de células hijas. Un tipo eran melanocitos nuevos y el otro eran células madre nuevas listas para responder a futuras lesiones.

Los investigadores han sabido que una sola célula madre es capaz de hacer los múltiples tipos de células necesarios para regenerar tejidos. Nuestros estudios de pez cebra indican que múltiples células madre diferentes en la piel, y potencialmente en otros tejidos, pueden reconstruir juntas un tipo de célula en particular después de una lesión. Es probable que la participación de múltiples células madre permita que la regeneración se ajuste ágilmente a diferentes tipos de lesiones.

De peces a personas

Nuestros hallazgos del pez cebra probablemente sean relevantes para la piel humana. Cuando examinamos las células tomadas de la líquido dentro de una ampolla En la piel humana, encontramos células que se parecen notablemente a las células madre de melanocitos de pez cebra. Estamos planeando ver si estas células humanas se activan en la regeneración de la piel para producir nuevos melanocitos, lo que confirmaría su identidad como células madre de melanocitos.

En última instancia, prevemos utilizar estos hallazgos para desarrollar tratamientos que revigoricen las células madre de los melanocitos, lo que podría ayudar a revertir la pérdida de color de la piel en el vitíligo y otras enfermedades. Dichos tratamientos también pueden ayudar a contrarrestar la pérdida de pigmento relacionada con la edad en el cabello y la piel.

Las características únicas del pez cebra nos han permitido descubrir un nuevo modo de regeneración celular. Debido a las similitudes entre especies, esperamos que estos y muchos otros hallazgos de la investigación con pez cebra puedan aplicarse a la biología humana.

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