Este documento resume los principales conceptos de la biología del desarrollo embrionario. Explica que a partir de una única célula, el cigoto, se forman todos los distintos tipos celulares a través de la diferenciación celular controlada genéticamente. Se detalla cómo se estudia el desarrollo utilizando modelos animales y manipulación genética. Finalmente, se explica cómo el conocimiento de los mecanismos de desarrollo ha permitido avances en medicina regenerativa utilizando células madre para tratar enfermed

1. Del desarrollo embrionario a la medicina regenerativa Conferencias Milenio 2006 “ Ciencia para todos”

2. ¿? + Biología del desarrollo ¿Cómo se forman los distintos órganos/tejidos? ¿Qué determina que se ubiquen en el lugar correcto? ¿Qué fuerza controla y coordina todo este proceso? cigoto

3. 0.1 mm 5d 0.2 mm 18d 2 mm 21d 3 mm 30d 6 mm 40d 11 mm 48d 18 mm

4. Historia Aristóteles, “Generation of animals” Epigénesis M. Malpighi (1672) Desarrollo del pollo Microscopio W. Harvey (1651) Ex ovo omnia Preformacionismo

6. Célula Unidad básica de todos los seres vivos (Schwann, 1839) membrana lipídica núcleo (información genética) 25 células/1 grano de arena Un trillón de células división celular

7. Distintas células (+200 tipos diferentes, 1 trillón en total) epidermis neurona macrófagos tej. adiposo glóbulos blancos Músculo esquelético glóbulos rojos Músculo cardíaco hueso

8. ¿Qué hace que una célula sea distinta de otra? DIFERENCIACION CELULAR PROTEINAS QUE LAS CONFORMAN

9. De un gen a una proteína ADN (genes) PROTEINAS ADN PROTEINAS Fenotipo celular

10. Organización básica organismos ADN PROTEINAS CELULAS ORGANOS SISTEMAS ORGANISMO

11. ¿? + Biología del desarrollo cigoto ¿Cómo a partir de una célula única se generan células con propiedades muy distintas? ¿Cómo estas células se organizan de forma correcta? ¿Qué controla y coordina este proceso?

13. ¿Cómo estudiar biología del desarrollo? Modelos animales Mosca ( Drosophila melanogaster) Ratón ( Mus musculus) Pollo ( Gallus gallus) Rana ( Xenopus laevis) Pez cebra ( Danio rerio)

14. Xenopus (Rana) Pez cebra

15. ¿Embrión humano? * Validez modelos animales

16. Validez modelos animales Similitud Genoma

18. Manipulación genética

19. Biología del desarrollo Jugando Origami ? plegamiento Pintar Marcar límites S O E N

20. Clonación Información esta en el núcleo Gurdon, 1962

21. PREMIO NOBEL EN MEDICINA (1995) Control genético del Desarrollo E. Lewis C. Nusslein-Volhard E. Wieschaus

22. División en territorios Marcar límites

23. bitorax Antennapedia Mutantes homeóticas Determinación del destino celular

24. embrión embrión Conservación evolutiva

25. División en territorios Ratón normal mutante

26. Malformación en humanos polidactilia

27. Formación de la cabeza

28. Ojo aniridia (ho hay iris)

29. Páncreas, riñón, pelo

30. Control genético del desarrollo Circuitos genéticos células-  especificación amplificación diferenciación

31. Biología del desarrollo Jugando Origami ? plegamiento Pintar Marcar límites S O E N

33. Medicina Regenerativa Posibles blancos cerebro Parkinson Alzheimer corazón infartos diabetes cartílago implantes músculo distrofia muscular espina dorsal accidentes invalidez páncreas

34. Células troncales célula troncal totipotenciales pluripotenciales multipotenciales célula troncal célula troncal célula diferenciada Totipotenciales Pluripotenciales Multipotenciales

35. Células troncales adultas Fuentes hígado músculo epidermis neuronas músculo cardíaco adipocitos glóbulos rojos glóbulos blancos páncreas (células  )

36. Reparación ratas/Parkinson Dezawa et al., JCI, 113: 1701-1710-147 (2004) rotaciones semanas MSC amplificar obtener células de médula ósea diferenciar evaluar mejoría Biología del desarollo

37. Reparación ratas diabéticas Hess et al., Nature Biotech, 21: 763-70 (2003) obtener células de médula ósea transplantar glucosa

38. Empresas Biotecnológicas Medicina regenerativa con células troncales adultas (modificado de Nature Biotech. 2005) pre-clínica espina dorsal médula ósea Theradigm fase 2 (USA) Parkinson neural Neurogen. pre-clínica ortopédico, cardíaco cordón Kourion Carticel cartílago condrocitos Genzyme pre-clínica Parkinson médula ósea Brainstorm pre-clínica cardíaco, diabetes mesenquimáticas Athersys pre-clínica hueso, cartílago liposucción Artecel fase 1 y 2 fracturas hueso, cartílago médula ósea Aastrom Fase clínica Objetivo Células Compañía

40. Formación del tubo neural Rana ( Xenopus )

41. Defectos en el cierre del tubo neural espina bífida

43. Malformaciones faciales Hedgehog Hedgehog, 1980-92 Sonic Hedgehog 1993-95

44. Hedgehog y cáncer 1998 ciclopamina Tumor pancreático Tumor próstata

45. Hedgehog y cáncer

46. ¿? + Biología del desarrollo cigoto Investigación (curiosidad) Desarrollo está controlado genéticamente Malformaciones Regeneración Cáncer

47. Gracias !!!!!!

49. Patrones/Asimetrías

50. Células troncales embrionarias 1998 cigoto blastocisto ICM célula troncal

51. Medicina regenerativa Ensayos clínicos en pacientes Actualmente hay entre 10 y 12 ensayos clínicos para determinar la utilidad de estos tratamientos control + médula ósea