Regeneración de tejidos

Abstract

El axolotl es un vertebrado que posee la inigualable capacidad de regenerar completamente la médula espinal luego de una amputación. Pese a que estas capacidades regenerativas de esta salamandra se conocen desde hace más de 250 años en el ámbito científico, poco se sabe aún sobre los mecanismos que subyacen a la regeneración de la médula espinal. El objetivo general de esta tesis consiste en entender mecanísticamente la regeneración de la médula espinal del axolotl en términos de procesos celulares y moleculares o de señalización. Anteriormente nuestro grupo encontró que la amputación de la cola del axolotl conduce a la reactivación de un programa similar al del desarrollo en las células ependimales de la médula espinal (Rodrigo Albors et al., 2015. eLife.4:e10230), caracterizado por una zona de alta proliferación que emerge 4 días después de la amputación (Rost et al., 2016. eLife. 5:e20357). Sin embargo, se desconocía qué subyace a este patrón espacio-temporal de proliferación celular. En esta tesis, utilizamos modelado matemático computacional estrechamente vinculados a datos experimentales (en una aproximación de biología de sistemas), para estudiar la regeneración de la médula espinal del axolotl en dos escalas: una escala celular y una escala de señalización. En una primera aproximación estudiamos el proceso regenerativo con un modelo de esferas duras en una dimensión, que incluye información precisa de la posición de las células en su ciclo celular, y demostramos que la respuesta regenerativa es consistente con una señal que recluta células ependimales durante ∼ 85 horas después de la amputación dentro de ∼ 830µm de la médula espinal anteriores al plano de amputación. Luego, nos valemos de la tecnología del indicador de ciclo celular basado en la ubiquitinación fluorescente (FUCCI) que adaptamos a los axolotls (AxFUCCI) para visualizar los ciclos celulares in vivo y determinamos la distribución espacio-temporal de las células de la médula espinal en las fases del ciclo celular, confirmando el tiempo de aparición predicho y el tamaño de la zona de reclutamiento inducida por la amputación revelando, además, sincronía del ciclo celular entre las células ependimales. Con la intención de comenzar a abordar aspectos mecánicos de la interacción entre las células ependimales, desarrollamos un paquete computacional de un celular vertex model (SysVert) que nos permitió la implementación de un modelo en dos dimensiones de la médula espinal del axolotl durante el proceso regenerativo. Los resultados obtenidos en el marco de este trabajo de tesis nos acercan más a la comprensión del proceso regenerativo de la médula espinal del axolotl.