Filete en un platillo: una ruta rápida para crear fibras musculares

Los científicos del Instituto Weizmann han descubierto la vía única para crear fibras musculares. Los nuevos hallazgos pueden hacer avanzar la industria cárnica.


Instituto Weizmanncarne

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Los editores del estudio son el Prof. Eldad Tzahor, el Dr. Uri Avinoam y la Dra. Tamar Eigler

Los editores del estudio son el Prof. Eldad Tzahor, el Dr. Uri Avinoam y la Dra. Tamar Eigler

Un día, el profesor Eldad Tzahor se asomó por el ocular del microscopio y vio un bistec. Esto sucedió en su laboratorio en el Departamento de Biología Celular Molecular del Instituto de Ciencias Weizmann como parte de un estudio sobre la regeneración del tejido muscular.

Durante un experimento en células madre musculares dirigido por la investigadora postdoctoral Dra. Tamar Eigler, las células de los vasos de laboratorio se fusionaron en pequeñas fibras que se espesaron rápidamente y en unas pocas horas desarrollaron fibras musculares que se parecían a un trozo de carne en rodajas.

Para descifrar la cadena de eventos moleculares que llevaron a la rápida y jugosa transformación en el plato de laboratorio, el Prof. Tzahor y el Dr. Eigler se unieron al Dr. Uri Avinoam, cuyo laboratorio en el Departamento de Ciencias Biomoleculares se especializa en el estudio de la fusión celular. .

En un estudio publicado hoy en la revista científica Developmental Cell, el equipo de investigación revela una nueva vía molecular responsable de la rápida formación de fibras musculares. Los nuevos hallazgos pueden avanzar tanto en el estudio de la regeneración del tejido muscular en el cuerpo como en el santo grial de la industria alimentaria actual: la producción eficiente de carne cultivada que reemplazará a la industria cárnica contaminante.

Las células madre del tejido muscular llamadas mioblastos se forman en el feto, pero una pizca de ellas se retiene en la superficie de las fibras musculares a lo largo de nuestra vida. Aunque el número de estos disminuye con la edad, cuando un músculo se lesiona, son responsables de su reparación y regeneración.

Sin embargo, para comenzar el proceso de rehabilitación, deben dejar de dividirse, diferenciarse en células musculares y reunirse entre sí y con el tejido muscular dañado. «Sin fusión no hay regeneración», enfatiza el Dr. Eigler.

El comienzo de la vía molecular, cuyo final es el mismo filete en un platillo, está en una pequeña molécula que bloquea la enzima ERK en los mioblastos. Este bloqueo conduce a la diferenciación de las células madre en el cultivo en células musculares, la formación de fibras diminutas y la activación de la enzima CaMKII , lo que a su vez conduce a un salto en la tasa de fusión y crecimiento de las fibras.

Para probar si la vía molecular detectada en el laboratorio también está implicada en el proceso de regeneración del tejido muscular del cuerpo, el Dr. Eigler creó ratones modificados genéticamente sin CaMKII , la enzima que aparece al final de la vía. Las explosiones cultivadas de manera cronometrada indican la activación de un programa estructurado de construcción de músculo. En otras palabras, parece que los procesos observados en el laboratorio efectivamente corresponden a la forma en que las fibras musculares en el cuerpo se unen.

Según la creencia popular, según las observaciones de las moscas de la fruta, el proceso de fusión tiene lugar en dos etapas: primaria y secundaria. A medida que los investigadores siguieron el proceso de fusión que crearon a lo largo del tiempo, sus observaciones también confirmaron esta suposición en los vertebrados.

«Hemos visto que en la primera etapa, los myblastos de un solo núcleo se fusionan en células largas con dos o tres núcleos llamados tubos musculares», explica el Dr. Avinoam, incluso cientos de granos. En otras palabras, la mayor parte de la fusión tiene lugar en la fase secundaria «.

Los videos rápidos que documentan el proceso mostraron que el proceso de fusión pasa a la etapa secundaria de 12 a 16 horas después de que las células se exponen a una molécula que bloquea la enzima ERK . En este punto, el proceso se acelera y, en 12 horas, las fibras se fusionan para convertirse en tejido muscular carnoso.

En experimentos posteriores, los científicos demostraron que la vía molecular detectada regula la diferenciación y fusión de maublastos cultivados que también se originan en animales de granja como pollos, vacas y ovejas. Por lo tanto, los hallazgos pueden ayudar a aumentar la velocidad de producción de carne cultivada y reducir sus costos.

Para promover posibles aplicaciones en la industria alimentaria, recientemente se estableció la start-up ProFuse Technology , que opera como parte de la incubadora «Fresh Start» en Kiryat Shmona basada en estos hallazgos. Yeda, el brazo de comercialización de propiedad intelectual de los científicos del instituto, otorgó a Propios los derechos de la nueva tecnología y la patente registrada para los descubrimientos.

El nuevo estudio también tiene un ángulo histórico interesante: uno de los padres fundadores de la investigación del crecimiento muscular fue el científico del instituto, el profesor David Yaffe, quien falleció en 2020. En la década de 1960, desarrolló métodos para cultivar myblastos, que han sido utilizados por científicos de todo el mundo durante décadas para estudiar la diferenciación y fusión de estas células. Ahora, 60 años después, es probable que el nuevo método descubierto en el instituto avance significativamente en la investigación futura en el campo.

El estudio también incluyó a Julia Tzarfati, el Dr. Sensirti Sinha y el Dr. Nadav Segev del laboratorio del Dr. Avinoam, Emanuel Amzaleg, Avraham Shaked y el Dr. Kfir-Baruch Umansky del laboratorio del Prof. Tzahor; Isaiah Tsabari y el Dr. Assaf Zaritzky de la Universidad Ben-Gurion del Negev; el Dr. Eyal Schechter del Departamento de Genética Molecular del Instituto y el Dr. Douglas Miley de la Universidad de Cincinnati en los Estados Unidos.

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