Un equipo internacional de investigadores ha identificado un mecanismo genético esencial que regula la formación y migración de las células de la cresta neural craneal, fundamentales para el desarrollo de la estructura facial. Este hallazgo amplía el conocimiento de los roles que desempeñan determinados genes en un paso crítico que sucede en el desarrollo embrionario. Además, abre la puerta a una mayor comprensión de las causas de ciertas enfermedades congénitas. El estudio ha sido coliderado por la investigadora Eloísa Herrera en el Instituto de Neurociencias, centro mixto de la Universidad Miguel Hernández de Elche (UMH) y del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
El hallazgo tiene que ver con un proceso conocido como transición epitelio-mesénquima. Este proceso permite que las células de un embrión cambien de forma y migren hacia sus destinos para formar órganos y tejidos, incluyendo las estructuras faciales. Según el nuevo estudio, publicado en la revista The American Journal of Human Genetics, el gen ZIC2, en colaboración con el complejo ARID1A-BAF, desempeñan un papel crucial en ese cambio y migración de las células que se da durante el desarrollo embrionario.
Además de los investigadores del Instituto de Neurociencias, en el trabajo ha estado implicado el laboratorio de Marco Trizzino en el Imperial College de Londres (Reino Unido). Su equipo se especializa en el estudio de células madre humanas. Las células madre son células no especializadas en una función concreta pero que, cuando se dividen, pueden formar muchos de los tipos de células que se pueden encontrar en el cuerpo.
En este caso, analizaron células madre derivadas de pacientes con el síndrome de Coffin-Siris, un trastorno genético raro que ocurre cuando hay insuficiencia en la función de ciertos genes y que se caracteriza por anomalías en varias partes del cuerpo, incluyendo problemas en las extremidades, retraso intelectual y malformaciones craneofaciales. Estas células se utilizaron para estudiar cómo las alteraciones genéticas en ARID1A afectan los programas genéticos de la transición epitelio-mesénquima y la función del gen ZIC2. Los análisis incluyeron técnicas avanzadas, como secuenciación de ARN e inmunoprecipitación de la cromatina, que permitieron identificar los genes regulados por este eje molecular.
Además, el equipo empleó modelos animales, como ratones y embriones de pollo, para observar en organismos completos cómo el gen ZIC2 regula la migración de las células de la cresta neural y comprobar los defectos asociados a la pérdida del complejo ARID1A en el desarrollo craneofacial. “Así descubrimos que ZIC2 se expresa en las células premigratorias de la cresta neural, justo antes de que estas comiencen su desplazamiento”, apunta Eloísa Herrera, quien dirige el laboratorio de Generación y regeneración de circuitos bilaterales del Instituto de Neurociencias, ubicado en el campus de Sant Joan d’Alacant de la UMH.
Los resultados del estudio revelan que ARID1A controla un programa genético esencial para la migración y especialización de las células durante el desarrollo y que ZIC2 es uno de los genes más importantes en este proceso. “Si ARID1A no funciona correctamente, ZIC2 no puede ocupar los sitios genómicos necesarios para activar genes de la transición epitelio-mesénquima, lo que a su vez interfiere en la migración de la cresta neural y desencadena trayectorias celulares aberrantes que finalmente derivan en defectos craneofaciales”, explica Eloísa Herrera.
Esta investigación arroja luz sobre los mecanismos genéticos que subyacen al desarrollo craneofacial y, además, ofrece pistas importantes para el desarrollo de terapias dirigidas. “Conocer cómo interactúan ZIC2 y ARID1A en el desarrollo nos da una herramienta clave para explorar posibles tratamientos en enfermedades genéticas congénitas”, concluye la experta.
Este trabajo ha sido posible gracias a la financiación de la Agencia Estatal de Investigación y el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, de la fundación ‘la Caixa’, del programa PROMETEO de la Generalitat Valenciana, del Programa Severo Ochoa para Centros de Excelencia, de The G. Harold and Leila Y. Mathers Foundation y de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) del Departamento de Salud y Servicios Humanos de Estados Unidos.
