El científico que ayuda a desarrollar el ajolote como modelo

Con su asombrosa capacidad para regenerar tejidos y órganos, su habilidad para reproducirse en un ambiente de laboratorio y la facilidad con la que se pueden manipular sus genes, la salamandra mexicana, o ajolote, es una enorme promesa como modelo para el estudio de la medicina regenerativa.

Pero a diferencia de la investigación en modelos tradicionales como el ratón, la mosca de la fruta (Drosophila melanogaster) y el gusano redondo (Caenorhabditis elegans), que ha avanzado hacia la era genética, el estudio del ajolote (Ambystoma mexicanum) se ha visto frenado por la falta de herramientas científicas. para trabajar con él, incluidos sofisticados recursos genómicos, así como herramientas experimentales y genéticas.

Eso ahora está cambiando debido a la investigación en el Laboratorio Biológico MDI en Bar Harbor, Maine, y en otros lugares. El desarrollo de nuevas herramientas para trabajar con el ajolote lo está elevando al nivel de los modelos de investigación establecidos y posicionando a la comunidad de científicos que lo utilizan como un modelo de crecimiento exponencial. Como resultado de estos cambios, se espera que el laboratorio se convierta en un epicentro mundial para la investigación del ajolote.

La creciente prominencia de la institución en la comunidad axolotl se debe a Prayag Murawala, Ph.D., quien se unió a la facultad el año pasado. Murawala, quien anteriormente trabajó en el laboratorio de Elly Tanaka, Ph.D., la investigadora de ajolotes más importante del mundo, en el Instituto de Investigación de Patología Molecular en Viena, Austria, trajo las últimas herramientas para trabajar con ajolotes, muchos de los cuales desarrolló, a su nuevo cargo, junto con el compromiso de fomentar el crecimiento del ajolote como modelo de investigación.

Murawala describió recientemente muchas de las herramientas que se han desarrollado para trabajar con el ajolote, así como aquellas que se necesitan de manera crítica para expandir el alcance de la investigación del ajolote, en dos artículos, «El uso de transgénicos en el ajolote de laboratorio» y «Nomenclatura de genes y transgénicos para el laboratorio Axolotl—Ambystoma Mexicanum», ambos publicados en la edición de junio de 2022 de Dinámica del desarrollo.

Además de Murawala, los autores incluyen a Ji-Feng Fei del Hospital Popular Provincial de Guangdong, Academia de Ciencias Médicas de Guangdong, en Guangzhou, China, y, en el documento de nomenclatura, Tanaka y S. Randal Voss, Ph.D., director de la Ambystoma Genetic Stock Center (AGSC) de la Facultad de Medicina de la Universidad de Kentucky en Lexington, un centro financiado con fondos federales para la distribución de animales de investigación axolotl.

«La capacidad de regeneración de algunos animales ha fascinado a los observadores durante miles de años, incluidos los primeros investigadores del Laboratorio Biológico MDI, como las luminarias científicas Thomas Hunt Morgan y Richard J. Goss», dijo Hermann Haller, MD, presidente. «En sus esfuerzos por desarrollar el ajolote como modelo, Prayag continúa con una larga y venerable tradición de laboratorio de mirar a la naturaleza para obtener información sobre la salud humana».

El ajolote, una salamandra mexicana que ahora está casi extinta en la naturaleza, es un campeón de la regeneración, con la capacidad de regenerar casi cualquier parte del cuerpo, incluidos el cerebro, el corazón, las mandíbulas, las extremidades, los pulmones, los ovarios, la médula espinal, la piel, cola y más. Obtener una mayor comprensión de los mecanismos celulares y genéticos que subyacen a esta capacidad podría conducir a nuevos tratamientos para lesiones traumáticas, enfermedades, malformaciones congénitas y envejecimiento.

La mayor parte de la investigación sobre ajolotes ahora se centra en la cuestión de la fibrosis (formación de cicatrices), o por qué los ajolotes regeneran extremidades y colas mientras que los mamíferos, como los ratones y los humanos, forman una cicatriz en el lugar de la lesión. Pero debido a sus asombrosas capacidades regenerativas, las posibilidades de investigación en el ajolote están muy abiertas, especialmente dada la plétora de nuevas herramientas que están disponibles para trabajar con él.

«Con estas herramientas implementadas, esperamos ver un crecimiento exponencial», dijo Murawala. «Solo necesitamos mirar otros modelos animales para tener una idea de la variedad de temas que se pueden estudiar. La mayoría de las investigaciones sobre ajolotes ahora se centran en la regeneración de extremidades o cola, pero también existe la oportunidad de estudiar la regeneración en el cerebro, el corazón , pulmón, médula espinal y más. No nos estamos quedando sin preguntas biológicas para investigar».

La necesidad de animales transgénicos

Si bien el ajolote ha sido objeto de estudio en la biología del desarrollo de vertebrados durante más de 150 años (la mayoría de los modelos de laboratorio son descendientes de animales traídos a París desde México en 1863), ha atraído una atención renovada en los últimos años como modelo en biología regenerativa y medicina debido a los avances en el desarrollo de nuevos recursos genéticos y genómicos.

Entre estos se encuentran los animales transgénicos, o animales que han sido modificados genéticamente para obtener características importantes para la investigación. Usando técnicas de edición de genes, los investigadores pueden, por ejemplo, crear animales cuyas células estén marcadas con etiquetas fluorescentes, lo que les permite estudiar cómo se comportan las células bajo un microscopio de fluorescencia; o animales en los que los genes han sido «eliminados», lo que les permite estudiar la función de los genes.

Actualmente, hay pocos ajolotes transgénicos disponibles para los investigadores estadounidenses y canadienses de la AGSC; de hecho, la falta de animales transgénicos es una de las barreras para la investigación sobre ajolotes citada en el reciente artículo sobre transgenia de Murawala. Pero eso está cambiando debido a su establecimiento de mecanismos para la importación de animales transgénicos a los Estados Unidos desde los laboratorios de Tanaka y otros europeos.

Como resultado de estos esfuerzos, la ya considerable colonia de ajolotes de animales no transgénicos del MDI Biological Laboratory es ahora el depósito más grande de ajolotes transgénicos en América del Norte. con 30 a 40 líneas disponible para los investigadores norteamericanos. En el futuro, Murawala planea coordinarse con AGSC en la distribución de animales de investigación transgénicos propagados en el Laboratorio Biológico MDI.

Además de promover la investigación, la distribución de animales transgénicos, que puede tardar años en desarrollarse, también protege las líneas que ahora están disponibles solo en unos pocos laboratorios de perderse ante patógenos potenciales u otras catástrofes.

La necesidad de una nomenclatura uniforme

Además de los animales transgénicos, otra necesidad citada por Murawala es la de una nomenclatura uniforme de genes y transgénicos, que es el tema del segundo artículo. Aunque el genoma grande y complejo del ajolote, que es 10 veces el tamaño del genoma humano, ha sido secuenciado por equipos de los laboratorios de Tanaka y Voss, queda mucho trabajo por hacer para establecer la nomenclatura de genes y transgénicos.

«Si queremos intercambiar información, debemos tener una comunicación precisa e inequívoca, por lo que se deben presentar pautas estandarizadas», dijo Murawala. «Si llamo a un gen de una manera y usted lo llama de otra, creará confusión. Dado que los autores de nuestro artículo estuvieron muy involucrados en el desarrollo de ensamblajes de genes de axolotl y animales transgénicos, estábamos en una buena situación para escribir las pautas».

Otra necesidad crítica es la de una base de datos en línea similar a las bases de datos FlyBase y WormBase utilizadas en el estudio de moscas de la fruta y gusanos redondos. Dicha base de datos integraría los datos genéticos, genómicos y biológicos esenciales para la comunicación efectiva y el intercambio de resultados dentro de la comunidad de ajolotes y entre aquellos que estudian otros modelos de salamandras con los que los ajolotes comparten características.

En colaboración con los científicos de laboratorio James Godwin, Ph.D., que también estudia el ajolote, y Joel H. Graber, Ph.D., director del núcleo de biología computacional y bioinformática, y en coordinación con investigadores de ajolotes de todo el mundo, Murawala está desarrollando una base de datos «AxoBase» que tiene como objetivo unificar los recursos relacionados con el ajolote en un sitio web. El grupo espera lanzar un sitio web básico en los próximos meses, aunque desarrollar una base de datos integral llevará mucho más tiempo.

Proporcionado por el Laboratorio Biológico MDI