Descubren el mecanismo que permite al axolote regenerar extremidades

El axolote (Ambystoma mexicanum), una salamandra endémica de México, continúa asombrando a la comunidad científica por su notable capacidad para regenerar extremidades y órganos internos.

Un reciente estudio liderado por James Monaghan, profesor y presidente del Departamento de Biología de Northeastern University, reveló nuevos detalles sobre los mecanismos moleculares que permiten esta regeneración precisa.

Según informó Northeastern University, este avance resuelve una incógnita de larga data en la biología regenerativa y plantea nuevas posibilidades para su aplicación en seres humanos.

La precisión regenerativa del axolote

A diferencia de los mamíferos, que forman cicatrices tras una lesión grave, el axolote puede restaurar completamente tanto la estructura como la función de tejidos perdidos. La investigación dirigida por Monaghan se enfocó en una pregunta fundamental: ¿cómo sabe el axolote exactamente qué parte del cuerpo debe regenerar tras una amputación?

La respuesta reside en un proceso denominado “memoria posicional”, por el cual las células recuerdan su ubicación original y reconstruyen la estructura adecuada. Esta capacidad está determinada por dos elementos principales: el ácido retinoico y el gen Shox.

El rol del ácido retinoico y la señalización espacial

El ácido retinoico, presente en axolotes y humanos, actúa como una señal para los fibroblastos regenerativos, indicándoles qué parte de la extremidad deben reconstruir. Según Northeastern University, existe un gradiente de ácido retinoico a lo largo del miembro: más concentrado en la zona del hombro y menos en la mano. Este gradiente es regulado por la enzima CYP26B1, que degrada el ácido retinoico y está más activa en las zonas distales.

Este “mapa molecular” permite que las células identifiquen su posición y decidan si regeneran solo una mano o una extremidad completa. “Las células pueden interpretar esta señal para decir: ‘Estoy en el codo, así que voy a regenerar la mano’, o ‘Estoy en el hombro, tengo altos niveles de ácido retinoico, así que voy a permitir que estas células regeneren toda la extremidad’”, explicó Monaghan, según Northeastern University.

Experimentos clave: manipulación genética y molecular

Para probar la función del ácido retinoico, los investigadores añadieron artificialmente esta molécula en la zona de la mano, provocando la regeneración de una extremidad duplicada. Este experimento demostró que el exceso de ácido retinoico puede reprogramar la identidad celular hacia una posición más proximal.

Además, el equipo utilizó CRISPR-Cas9 para eliminar el gen Shox, implicado en el desarrollo de las extremidades. En axolotes modificados genéticamente, se observó que la ausencia de este gen resultó en brazos muy cortos pero manos de tamaño normal. Esto confirma que Shox es esencial para la formación de los segmentos proximales, aunque no es indispensable para la regeneración total.

Implicaciones para la medicina regenerativa humana

Los hallazgos podrían tener aplicaciones significativas en el tratamiento de heridas y amputaciones humanas. El ácido retinoico y el gen Shox están presentes en personas, pero nuestros fibroblastos no responden de manera regenerativa. Según Monaghan, el desafío consiste en lograr que estas células “escuchen” las señales regenerativas, como sucede en el axolote.

“Si encontramos la manera de hacer que nuestros fibroblastos respondan a estas señales regenerativas, ellos harán el resto”, afirmó Monaghan en declaraciones recogidas por Northeastern University. Esto podría permitir, en el futuro, regenerar dedos o incluso extremidades completas.

El modelo molecular y su relevancia científica

El estudio, publicado en Nature Communications, propone un modelo donde la degradación controlada del ácido retinoico y la activación de genes como Shox definen la identidad posicional de las células durante la regeneración. En humanos, mutaciones en Shox están vinculadas a síndromes de baja estatura y malformaciones óseas, lo que refuerza su papel en el desarrollo de las extremidades.

Este modelo podría servir de base para futuras investigaciones en biología regenerativa y medicina, no solo para comprender la regeneración en axolotes, sino también para reproducir procesos similares en humanos.

Perspectivas futuras y desafíos pendientes

Aunque el avance representa un hito, aún persisten preguntas clave, como qué regula la síntesis de ácido retinoico a lo largo de la extremidad o cómo se activa la enzima CYP26B1. Monaghan destacó la necesidad de seguir estudiando la “memoria posicional” y cómo manipularla para fines terapéuticos.

“Para que la biología regenerativa o la medicina regenerativa avancen, necesitamos entender dónde reside la memoria posicional y cómo manipularla e ingenierizarla”, concluyó el científico, según Northeastern University.

El descubrimiento aporta una base molecular clara para el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas en humanos, aunque su aplicación clínica aún enfrenta retos técnicos y biológicos considerables.