Un nuevo estudio israelí revela los secretos del desarrollo fetal

El foco del estudio es el cuerpo de Balbiani, una estructura única presente en los óvulos de una amplia gama de especies, desde insectos hasta humanos. El cuerpo de Balbiani actúa como organizador de moléculas esenciales como el ARN y las proteínas necesarias para el correcto desarrollo del embrión.

En un nuevo estudio que utilizó modelos de pez cebra e imágenes sofisticadas, el equipo descubrió cómo esta estructura se transforma de gotas de líquido a un núcleo estable, que sienta las bases para la vida. Este descubrimiento arroja luz sobre la extraordinaria precisión del proceso reproductivo de la naturaleza.

En este proceso, las moléculas producidas por el cuerpo de Balbiani se condensan en gotas viscosas que gradualmente se fusionan para formar un orgánulo casi sólido en la célula, un proceso que sienta las bases para la creación de la vida.

Profe. Elkoubi explica: «Esta investigación se centra en comprender los procesos de desarrollo: cómo se desarrolla el cuerpo a partir de un huevo que parece simétrico, redondo y simple a primera vista, con diferentes tipos de células, estructuras y formas únicas que se adaptan a su función. Esta es un área que investigué En mi doctorado, donde estudié el rombencéfalo de las ranas en relación con el desarrollo, cada vez encontré una respuesta a una pregunta específica que me llevó más profundamente al proceso de desarrollo embrionario.

«En cierto momento me di cuenta de que muchos factores que dirigen el desarrollo del embrión se originan en el óvulo. Estos procesos ya están arraigados en el óvulo durante su desarrollo en el ovario, y por eso mi investigación se centra en comprender los mecanismos que dan forma a estos procesos. Y sentar las bases para una nueva vida.»

Añade que está particularmente interesado en investigar la fuente de la información almacenada en el huevo, y en sus palabras: «Retrocediendo lo más posible en el desarrollo para entender de dónde viene esta información. Esta información almacenada en el huevo es la que dirige El desarrollo de las contracciones en el embrión. En la etapa adecuada del desarrollo, esta información se activa y el embrión comienza a formarse.

Los investigadores destacaron el papel de una proteína llamada «bola de bucky» creada por el cuerpo de Balbiani en un proceso llamado «condensación molecular». Este proceso hace que las proteínas pasen de un estado soluble en la célula a un estado sólido, lo que permite que la célula cree una estructura uniforme y dinámica que separa su contenido del resto del entorno celular. En el caso del cuerpo de Balbiani, esta separación «almacena» moléculas de productos corporales de Balbiani para su posterior función en el embrión. Este cambio es crucial para la correcta organización del óvulo y el desarrollo del embrión.

«La condensación molecular es un fenómeno estudiado relativamente recientemente en contextos biológicos, y se originó en estudios de física y química», dice el profesor Elkoubi. Los estudios que revelaron por primera vez la existencia de este fenómeno en los procesos celulares comenzaron a publicarse en 2012 y desde entonces el campo se ha desarrollado en una amplia gama de conexiones biológicas.

Hasta la fecha, la mayoría de los estudios en este campo se han realizado en invertebrados como moscas de la fruta y gusanos o en cultivos celulares y han contribuido enormemente a su comprensión. Nuestro trabajo es el primero en demostrar estos mecanismos en un órgano de vertebrados durante su desarrollo, un descubrimiento que abre la puerta a una comprensión más profunda de los procesos de desarrollo. «

En cuanto a otras proteínas, el Prof. Dr. Yaniv Elkoubi ha identificado proteínas adicionales que desempeñan un papel importante en el proceso de condensación molecular y organización de los óvulos, pero, según él, se necesita más investigación para comprender plenamente sus funciones y su impacto. El proceso de desarrollo embrionario.

Además, el estudio reveló el papel de los microtúbulos, «cables» celulares que regulan el movimiento de la proteína buckyball, forman un andamio para la fusión de sus moléculas y orquestan mecánicamente la forma correcta del cuerpo de Balbiani. Este proceso previene errores en la organización celular y asegura el éxito del proceso reproductivo.

El estudio también proporciona una lista de proteínas adicionales descubiertas mediante métodos proteómicos avanzados que pueden desempeñar un papel importante en el proceso de formación del Balbiano. Estas proteínas desempeñan un papel importante en el proceso de condensación molecular y la organización de los óvulos, pero el Prof. Estos hallazgos allanaron el camino para una comprensión más profunda de los mecanismos relacionados con la salud, la fertilidad y la reproducción, especialmente en las mujeres.

Además, el estudio también proporciona información importante sobre los mecanismos de condensación molecular y los procesos patológicos en la célula. Mientras que en enfermedades degenerativas como el Alzheimer y el Parkinson se conocen estructuras sólidas en las células, el corpúsculo de Balbiano se forma de forma fisiológicamente regulada y se desintegra cuando ha completado su función. Comprender la regulación de la formación y división de corpúsculos puede conducir a nuevos conocimientos sobre los mecanismos subyacentes a las enfermedades neurodegenerativas.

Dr. Según Yaniv Elkoubi: «Pudimos revelar cómo se forma, organiza y regula el corpúsculo de Balbiani a nivel molecular. Esta investigación responde a preguntas relacionadas con el desarrollo de los óvulos que han estado abiertas durante más de dos siglos. El descubrimiento del corpúsculo , y proporciona una nueva base para la investigación en el campo de la reproducción».

El descubrimiento arroja nueva luz sobre los procesos de reproducción y desarrollo embrionario en los vertebrados, incluidos los humanos. El corpúsculo de Balbiani se descubrió por primera vez en 1845 y también se forma en óvulos femeninos, pero sus funciones y mecanismos de formación en los ovarios femeninos aún son un misterio. Los nuevos hallazgos proporcionan herramientas para comprender mejor la reproducción humana y la fertilidad y salud de las mujeres.

¿Se pueden aplicar los resultados de la investigación para comprender y mejorar los problemas de fertilidad en las mujeres? «El corpúsculo de Balbiani también se forma en óvulos femeninos y, aunque los estudios en ratones indican su importancia en la formación de folículos, la comprensión molecular de su función aún es incompleta», explica el profesor Elkoubi.

«En los huevos femeninos, la estructura del corpúsculo es similar a la del pez cebra y los huevos de ratón, pero el pez cebra es particularmente notable como sistema modelo. El pez cebra sirve como un excelente modelo para la biología humana, con la capacidad de crear modelos con similitud genética de Aproximadamente el 70% y el 80% de las enfermedades genéticas humanas, lo que permite investigar y encontrar soluciones. Los ovarios son transparentes y planos, lo que permite el uso de microscopía de alta resolución. A diferencia de los ratones, el ovario del pez cebra contiene todas las etapas críticas del desarrollo del óvulo.

Los hallazgos del estudio pueden ayudar a mejorar los problemas de fertilidad en las mujeres en el futuro, afirma el Prof. Según Elkoubi: «En los seres humanos, los procesos que estamos estudiando ocurren en el ovario del embrión en desarrollo mientras aún se encuentra en el útero de su madre. Las etapas son cruciales para determinar el número y la calidad de los óvulos a lo largo de la vida de una mujer, porque las mujeres nacen con un número de folículos.

«Los defectos en el desarrollo temprano de los óvulos son una causa importante de problemas de fertilidad, abortos espontáneos y el desarrollo de tumores de ovario, pero actualmente falta una comprensión fundamental de los mecanismos naturales que ocurren en esta etapa. Debido a que es imposible estudiar estos procesos Directamente en humanos, estamos utilizando el pez cebra para comprender estos mecanismos en las etapas más críticas, de modo que la reproducción. Y al tiempo que aumentamos nuestra comprensión de los procesos de desarrollo, los mecanismos comunes pueden proporcionar nuevos conocimientos sobre las causas de los errores en estos procesos y las formas de combatirlos. «