Tres capas de gérmenes
La organogénesis es la fase del desarrollo embrionario que comienza al final de la gastrulación y continúa hasta el nacimiento. Durante la organogénesis, se forman las tres capas germinales de la gastrulación: el ectodermo, el endodermo y el mesodermo. Estas tres capas germinales (del embrión) se diferencian y se especializan para formar los distintos órganos del cuerpo.
Los órganos se desarrollan a partir de las capas germinales mediante el proceso por el cual una célula menos especializada se convierte en un tipo de célula más especializada. Durante la diferenciación celular, las células madre embrionarias expresan conjuntos específicos de genes que determinarán su tipo celular definitivo. Por ejemplo, algunas células del ectodermo expresarán los genes específicos de las células de la piel. Como resultado, estas células se convertirán en células epidérmicas. El ectodermo es la capa más externa que da lugar a la epidermis y a los órganos que componen el sistema nervioso (cerebro, nervios, médula espinal).
En los vertebrados, una de las principales etapas de la organogénesis es la formación del sistema nervioso. El ectodermo forma células y tejidos epiteliales, así como tejidos neuronales. Durante la formación del sistema neural, unas moléculas de señalización especiales llamadas factores de crecimiento indican a algunas células del borde del ectodermo que se conviertan en células de la epidermis. Las células restantes en el centro forman la placa neural. Si la señalización de los factores de crecimiento se interrumpiera, todo el ectodermo se diferenciaría en tejido neural. La placa neural experimenta una serie de movimientos celulares en los que se enrolla y forma un tubo llamado tubo neural. En el desarrollo posterior, el tubo neural dará lugar al cerebro y a la médula espinal.
Capa germinal del endodermo
El endodermo es una de las capas germinales -agregados de células que se organizan en las primeras etapas de la vida embrionaria y a partir de las cuales se desarrollan todos los órganos y tejidos. Todos los animales, a excepción de las esponjas, forman dos o tres capas germinales mediante un proceso conocido como gastrulación. Durante la gastrulación, una bola de células se transforma en un embrión de dos capas formado por una capa interna de endodermo y una capa externa de ectodermo. En organismos más complejos, como los vertebrados, estas dos capas germinales primarias interactúan para dar lugar a una tercera capa germinal, denominada mesodermo. Independientemente de la presencia de dos o tres capas, el endodermo es siempre la capa más interna. El endodermo forma el epitelio -un tipo de tejido en el que las células están estrechamente unidas para formar láminas- que recubre el intestino primitivo. A partir de este revestimiento epitelial del intestino primitivo se desarrollan órganos como el tubo digestivo, el hígado, el páncreas y los pulmones.
A lo largo de las primeras etapas de la gastrulación, un grupo de células llamado mesendodermo expresa conjuntos de genes específicos del endodermo y del mesodermo. Las células del mesendodermo tienen la capacidad de diferenciarse en mesodermo o endodermo, dependiendo de su posición entre las células circundantes. Los científicos han descubierto que el mesendodermo está muy extendido entre los invertebrados, como el nematodo Caenorhabditis elegans y el erizo de mar púrpura, Strongylocentrotus purpuratus. En los vertebrados, el mesendodermo se ha encontrado en el pez cebra, Danio rerio, y se ha indicado en los ratones, Mus musculus.
Gastrulación
ResumenEn general se acepta que las células del epiblasto entran en la estría primitiva mediante una transición epitelial-mesenquimal (EMT) para dar lugar al mesodermo; sin embargo, no está tan claro cómo el endodermo adquiere un destino epitelial. En este caso, utilizamos sistemas reporteros de células madre embrionarias y embriones de ratón para combinar el etiquetado de linajes con resolución temporal con la transcriptómica de alta resolución de una sola célula. Esto nos permitió resolver los programas morfogenéticos que segregan el mesodermo de la capa germinal del endodermo. Sorprendentemente, mientras que el mesodermo se forma mediante la EMT clásica, el endodermo se forma independientemente del factor de transcripción clave de la EMT, Snail1, mediante mecanismos de plasticidad de las células epiteliales. Es importante destacar que el factor de transcripción A2 (Foxa2) actúa como guardián epitelial y supresor de la EMT para evitar que el endodermo sufra una transición mesenquimal. En conjunto, estos resultados no sólo establecen los detalles morfogenéticos de la formación de la capa germinal, sino que también tienen implicaciones más amplias para la diferenciación de las células madre y la metástasis del cáncer.
Gastrulación
El bloqueo de la señalización de Nodal en Xenopus resultó ser algo más difícil debido al gran número de ligandos de Nodal que se expresan a finales de la fase de blástula [75-78]. Sin embargo, el bloqueo simultáneo con morfolino antisentido de los nr 5 y 6 de Xenopus produjo defectos en la especificación del mesendodermo, lo que sugiere que estos dos pueden ser los principales actores en este proceso, lo que es consistente con que sean los nr más tempranamente expresados [52, 79].Las señales nodales no sólo son esenciales para la inducción del mesendodermo; también funcionan como potentes inductores del mesodermo y del endodermo en experimentos de ganancia de función [21, 75, 77]. Entonces, ¿son los Nodales los principales inductores del mesendodermo en los embriones de vertebrados? Un subconjunto de embriones de ratón Nodal
-/- expresan marcadores genéticos del mesodermo posterior definitivo y, de forma similar, el mesodermo ventroposterior se encuentra en embriones de pez cebra con doble mutación squint;cyclops [66, 67]. Esto sugiere que, incluso en ausencia completa de señalización Nodal, hay alguna actividad residual inductora de mesendodermo presente en los embriones de vertebrados. No se encontró mesodermo en Smad2