Desvelat un mecanisme essencial en el desenvolupament embrionari: el paper clau del nombre de còpies de l'ADN

Durant el desenvolupament, la mort programada de determinades cèl·lules exerceix un paper essencial per donar forma als òrgans i permetre un creixement adequat. Aquesta mort cel·lular es produeix en alguns casos com a efecte de l'autofàgia, un procés cel·lular essencial pel reciclatge dels components cel·lulars danyats o no desitjats i que, portat a l'extrem, pot acabar eliminant la mateixa cèl·lula.

Un equip investigador de l'IRB Barcelona i el IBMB (CSIC) liderats pel Dr. Jordi Casanova i el Dr. Panagiotis Giannios han revelat una nova relació entre l'autofàgia i la poliploïdia, un fenomen en el qual les cèl·lules contenen múltiples còpies del material genètic. En concret, han identificat una situació en que el nivell d'autofàgia és molt més gran a les cèl·lules com a més còpies d’ADN tinguin, arribant fins i tot a desencadenar aquesta mort cel·lular programada.

Aquest descobriment, publicat a la revista científica Autophagy, aporta nous coneixements sobre els processos biològics que donen forma als organismes en les seves primeres etapes de vida, i obre la via per comprendre millor malalties relacionades amb el desenvolupament i també amb el càncer.

"La poliploïdia és un fenomen comú en moltes espècies, inclosos els humans, malgrat que encara molt desconegut quant als seus efectes i comprendre'n les implicacions pot tenir un impacte significatiu en medicina", explica el Dr. Casanova, cap del laboratori de Desenvolupament i Morfogènesi a Drosophila de l'IRB Barcelona.

Cèl·lules progenitores i poliploïdia

Les cèl·lules progenitores són cèl·lules que poden donar lloc a diferents tipus cel·lulars. En el cas de la mosca Drosophila melanogaster, el model animal amb el qual s'ha dut a terme aquest estudi, les cèl·lules progenitores són cèl·lules de la larva que mantenen la capacitat de donar lloc a l'organisme adult. Les cèl·lules progenitores no presenten poliploïdia (tenen una única còpia del set de cromosomes) i això permet que sobrevisquin a la metamorfosi i puguin formar part de l'adult.

“En el cas del càncer, és habitual que es generin cèl·lules amb diverses còpies d'ADN (o poliploides) i podria ser que això els permetés resistir millor, per exemple, el tractament amb quimioteràpia. Per això és important entendre aquest procés”, afegeix el Dr. Giannios, investigador postdoctoral del mateix laboratori.

Poliploïdia en la tràquea de la mosca del vinagre

Per estudiar aquest procés, l'equip científic va treballar amb les tràquees, el sistema respiratori de Drosophila melanogaster com a model d'estudi, que presenten el mateix tipus de cèl·lules, algunes de poliploides i d'altres no.

“Treballar amb la tràquea de la mosca Drosophila ens ha permès comparar cèl·lules del mateix tipus, algunes amb poliploïdia i d'altres sense, i veure com la poliploïdia es correlaciona amb la mort cel·lular durant la metamorfosi”, explica la Dra. Beatriz Pino-Jiménez, primera autora del treball, que va dur a terme aquest projecte com a part dels estudis de doctorat.

L'equip investigador treballa ara per entendre si les cèl·lules poliploides responen millor a situacions d'estrès i quins són els mecanismes subjacents a aquesta resposta.

Aquest treball ha rebut finançament del Ministeri Espanyol de Ciència i Innovació i de la Generalitat de Catalunya.

Article relacionat:
Polyploidy-associated autophagy promotes larval tracheal histolysis at Drosophila metamorphosis
Beatriz Pino-Jiménez, Panagiotis Giannios & Jordi Casanova
Autophagy (2023) DOI: 10.1080/15548627.2023.2231828