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Jordi Garcia Ojalvo, profesor del Departamento de Física e Ingeniería Nuclear en la Escuela Técnica Superior de Ingenierías Industrial y Aeronáutica de Terrassa de la UPC (ETSEIAT), ha descubierto, en colaboración con investigadores de la Universidad de Cambridge, el circuito genético que gobierna el comportamiento de las células madre embrionarias. El proceso a través del cual una célula madre se transforma en otro tipo de célula se llama diferenciación y la capacidad de transformarse en otros tipos de células se denomina pluripotencialidad.

Hasta ahora, entre la comunidad científica internacional estaba extendida la idea de que las células madre embrionarias se hallaban en un estado de reposo bioquímico, estático, esperando una señal que las hiciera diferenciarse, que les diera el disparo de salida para convertirse en células óseas, sanguíneas, epidérmicas o en cualquier otro tipo de célula de las que componen el organismo. Jordi Garcia Ojalvo, uno de los coordinadores del grupo Dinámica no Lineal, Óptica no Lineal y Láseres (DONLL) del Campus de Terrassa de la UPC, ha descubierto que eso no es así, que el estado de pluripotencialidad en células madre está muy lejos de ser estático.

En un artículo que publica este julio la revista de referencia PLoS Biology, Jordi Garcia Ojalvo y los miembros del grupo de Alfonso Martínez Arias, investigador de la Universidad de Cambridge, afirman que la pluripotencialidad de las células madre embrionarias no es una situación estática, sino que estas células se hallan en constante variación. Garcia Ojalvo y Martínez Arias han descubierto, además, que siempre hay un subconjunto de células madre en situación de alerta por si les llega la señal con la que iniciar el proceso de transformación o de diferenciación. De esta manera, un embrión aseguraría que su programa de diferenciación se cumple correctamente y con la rapidez necesaria.

El estudio se ha realizado en células madre embrionarias de ratón, si bien puede ser también aplicable a células madre humanas, y ha permitido identificar el circuito genético que aporta a estas células sus propiedades pluripotentes. El descubrimiento permitirá, a partir de ahora, mantener in vitro de una manera más eficaz las células madre embrionarias en estado pluripotente, y obtener con más eficacia células diferenciadas, es decir, sangre, hueso, piel, etc., a partir de éstas.

El investigador de la UPC en Terrassa y el de Cambridge partieron de la hipótesis de que el azar tiene un papel importante en el proceso, y es que el desorden es una de las bases fundamentales en el funcionamiento de los seres vivos. Las células se encuentran continuamente sometidas a fluctuaciones aleatorias. Con esta premisa, Garcia Ojalvo modelizó matemáticamente el funcionamiento del circuito genético propuesto en presencia de desorden, y después Martínez Arias comprobó esos cálculos en el laboratorio de manera experimental.

Garcia Ojalvo explica el descubrimiento que han llevado a cabo con un símil deportivo: “Hasta ahora pensábamos que las células madre estaban estáticas como lo están los atletas que tienen que iniciar una carrera de 100 metros, todas alineadas esperando el disparo de salida para realizar el sprint hacia la meta, pero hemos descubierto que eso no es así. En realidad, las células madre son como atletas que están siempre corriendo, en constante movimiento, hacia adelante y hacia atrás, de manera que, cuando llega la señal para diferenciarse, las que se están moviendo en la dirección adecuada se encuentran en situación de llegar a la meta mucho más rápidamente que si estuvieran paradas. Y es que los embriones se tienen que desarrollar muy rápidamente, y las células madre tienen muy poco tiempo para transformarse en el tipo celular que les toque en cada momento y en cada posición. Además, lo tienen que hacer de una manera muy fiable y precisa, para no generar malformaciones.”