Plantas y células madre

Vista frontal de un ápice que contiene el meristemo apical de una plántula de Arabidopsis thaliana. Foto: Elena Ramírez-Parra/CBMSO

El anuncio de la reciente obtención de 11 líneas celulares por clonación terapéutica del equipo del doctor Woo Suk Hwang ha dado un paso más en el estudio con células madre. Mientras todas las miradas se centran en la investigación con CM de origen embrionario, algunos investigadores, como los que han participado en el reciente simposio internacional patrocinado por la Fundación Juan March y la EMBO -en colaboración con el CBMSO-, llaman la atención sobre la capacidad regenerativa de las plantas.

Cuando hace más de un año salió publicado el primer trabajo del equipo del doctor Woo Suk Hwang sobre las evidencias del establecimiento de una línea de células madre embrionarias procedentes de un blastocisto clonado (Science, 303:1669-74. 2004), pocos científicos habrían imaginado el enorme avance que se produciría desde entonces (Science, online 19 Mayo 2005). A decir verdad, muchas dudas y sombras planeaban sobre los primeros trabajos de este grupo de la Universidad surcoreana de Seúl. Catorce meses más tarde el panorama es totalmente distinto. Sus resultados, todavía muy preliminares de cara a una posible aplicación clínica, representan un esperanzador avance para comprender los mecanismos moleculares que subyacen tras la ontogenia del ser humano y, sobre todo, en aquellos casos donde existen anomalías genéticas.

El reino de las plantas
Mientras todas las miradas, y reticencias, se centran en la investigación con células madre de origen embrionario (las células madre de tejido animal adulto no conllevan polémica alguna), investigadores que estudian otro reino, el Plantae concretamente, nos llaman la atención sobre un hecho que todos conocemos, asumimos, pero no interpretamos: la capacidad regenerativa de las plantas. ¿Quién no ha plantado nunca en una maceta un trozo de tallo de un rosal, por ejemplo, con la idea de regenerar la planta entera? Este hecho tan cotidiano encierra la esencia, y la complejidad, de las células madre vegetales; si bien en este caso tendría más sentido emplear la traducción literal del término inglés Stem Cell por Célula Tronco, si me perdonan el juego de palabras. De hecho, los científicos tratan de descubrir los posibles mecanismos moleculares que estas células podrían compartir con las de origen animal, posible fruto de un imprescindible pasado común o de evolución convergente. Descubriendo dónde reside la base molecular que explicaría el alto potencial de reversión de ciertas células vegetales hacia estadios pluri o totipotentes con plena capacidad de regeneración, podríamos comprender mejor los procesos de diferenciación celular en animales y, con ello, las posibilidades de condicionar futuras terapias.

Simposio internacional
Con este mensaje se clausuró en el Instituto Juan March de Estudios e Investigaciones de Madrid, un simposio internacional sobre células troncales de plantas. Los científicos participantes resaltaron la capacidad, generalizada en plantas, del reestablecimiento de líneas germinales a partir de células somáticas adultas. Asimismo, se trataron temas de interés para la investigación tanto en plantas como en animales, tales como las señales intercelulares necesarias para el mantenimiento de las células madre, procesos determinantes entre la división y diferenciación celular o el fenómeno de epigenética, de tanta actualidad en los estudios de expresión génica.

Estudios en Arabidopsis thaliana, planta de nulo valor culinario, pero tan preciada para la biología molecular de plantas como la mosca del vinagre para la genética animal, han permitido observar que la mayoría de las células madre se encuentran en los meristemos apicales, tanto de las raíces como de los vástagos que darán lugar a la parte aérea del organismo. Como ya se ha comentado, estas células comparten muchas características con las células madre de origen animal, esto es, capacidad de replicación y diferenciación, aunque con un mayor potencial regenerativo. Junto a estos nichos de células madre del meristemo, se ordena otro tipo celular con capacidad de división activa y reposición de las células madre en caso de que éstas fueran eliminadas. El meristemo produce continuamente nuevas células que permiten el crecimiento de la planta, produciendo los precursores celulares que irán desarrollando los nuevos tejidos y órganos en la periferia.

Señales intercelulares
Estudios recientes han permitido entender algunas de las señales intercelulares que permiten mantener la estructura del meristemo mediante el reconocimiento del número y la posición celular; en otras palabras, la elaboración de los órganos periféricos, como las hojas, obedece a un patrón espacial bien definido. Algunos de los genes que empiezan a conocerse y que controlan a los diferentes tipos celulares del meristemo son el WUS, CLV3 o los genes análogos a Homeobox (KNOX) tales como STM, que regulan el desarrollo espacio-temporal en animales. Genes como SCR o SHR jugarían un importante papel en el desarrollo de las células centrales de los meristemos apicales de las raíces. Además de estos genes señalados, trabajos recientes han demostrado que la Auxina, una fitohormona que puede ser transportada hasta los meristemos, está claramente implicada en la posición en la que van a ser reclutadas las células para el inicio de la organogénesis. Por ejemplo, los primordios que darán lugar a las hojas, se desarrollarían en zonas de alta concentración de auxina. Por si esto fuera poco complejo, el meristemo origina diferentes señales para diferenciar ambos lados de una hoja. De hecho, en esta polarización abaxial-adaxial de los primordios, podría estar implicado un mecanismo asombroso y recientemente descubierto denominado ARNmi, consistente en pequeños fragmentos de ARN capaces de regular la expresión génica. Por último, durante el desarrollo de las hojas actuarían otros genes específicos, siendo el TMM el más significativo, implicados en la división asimétrica de las células madre que acabarán estructurando los Estomas, estructuras que funcionan como poros para permitir el intercambio de gases y agua entre la planta y la atmósfera. Curiosamente, "estoma" significa "boca" en griego, y TMM son las siglas de "demasiadas bocas", en inglés. En definitiva, del estudio molecular del desarrollo de las plantas, los científicos esperan encontrar las claves de su alto poder regenerativo para, a continuación, comparar estos mecanismos con los observados en animales y descubrir aquellos procesos conservados en ambos reinos.

Nuevas terapias
Esto podría perfilar, en un futuro, nuevas terapias y, por qué no, buscar vías de "escape" contra el envejecimiento, tal y como vemos en los árboles que, desde hace muchas generaciones, dan sombra en nuestros pueblos. No obstante, muchas son todavía las incógnitas a investigar, como los mecanismos que regulan el balance entre la capacidad de división celular y la de diferenciación en tipos celulares especiales o las señales que mantienen estables las zonas centrales de los meristemos ricos en células madre. Píenselo la próxima vez, mientras planta ese precioso esqueje de su planta favorita.