La fusión celular es un proceso celular importante en el que varias células no nucleares (células con un solo núcleo ) se combinan para formar una célula multinuclear , conocida como sincitio . La fusión celular ocurre durante la diferenciación de células musculares, óseas y trofoblásticas , durante la embriogénesis y durante la morfogénesis . [1] La fusión celular es un evento necesario en la maduración de las células para que mantengan sus funciones específicas durante el crecimiento .
Historia [ editar ]
En 1847, Theodore Schwann amplió la teoría de que todos los organismos vivos están compuestos de células cuando añadió que las células discretas son la base de la vida. Schwann observó que en ciertas células las paredes y cavidades de las células se fusionan. Fue esta observación la que proporcionó el primer indicio de que las células se fusionan. No fue hasta 1960 que los biólogos celulares fusionaron células deliberadamente por primera vez. Para fusionar las células, los biólogos combinaron células de ratón aisladas, con el mismo tipo de tejido, e indujeron la fusión de su membrana externa utilizando el virus Sendai (un virus respiratorio en ratones). Cada una de las células híbridas fusionadas contenía un solo núcleo con cromosomasde ambos socios de fusión. Synkaryon se convirtió en el nombre de este tipo de célula combinada con un núcleo. A finales de la década de 1960, los biólogos fusionaron con éxito células de diferentes tipos y de diferentes especies. Los productos híbridos de estas fusiones, heterocariones , eran híbridos que mantenían dos o más núcleos separados. Este trabajo fue dirigido por Henry Harris en la Universidad de Oxford y Nils Ringertz del Instituto Karolinska de Suecia. Estos dos hombres son los encargados de reavivar el interés por la fusión celular. Las células híbridas interesaron a los biólogos en el área de cómo diferentes tipos de citoplasma afectan a diferentes tipos de núcleos.. El trabajo realizado por Henry y Nils mostró que las proteínas de una fusión de genes afectan la expresión génica en el núcleo del otro socio y viceversa. Estas células híbridas que se crearon se consideraron excepciones forzadas a la integridad celular normal y no fue hasta 2002 que la posibilidad de fusión celular entre células de diferentes tipos puede tener una función real en los mamíferos. [2]
Dos tipos [ editar ]
b Las células de diferente linaje se fusionan para formar una célula con múltiples núcleos, conocida como heterocarión. Las células fusionadas pueden haber sufrido una reversión del fenotipo o mostrar transdiferenciación.
C Las células de diferente linaje o del mismo linaje se fusionan para formar una célula con un solo núcleo, conocida como sincarión. Las nuevas funciones de la célula fusionada pueden incluir una reversión del fenotipo, transdiferenciación y proliferación. Si se produce una fusión nuclear, el núcleo fusionado contiene inicialmente el contenido cromosómico completo de ambos compañeros de fusión (4N), pero finalmente los cromosomas se pierden y / o se reordenan (véanse las flechas). Si no se produce la fusión nuclear, un heterocarión (o sincitio) puede convertirse en un sincarión al desprenderse de un núcleo completo.
Hay dos tipos diferentes de fusión celular que pueden ocurrir. Estos dos tipos incluyen la fusión de células homotípicas y heterotípicas.
La fusión de células homotípicas se produce entre células del mismo tipo. Un ejemplo de esto sería la fusión de osteoclastos o miofibras con sus respectivos tipos de células. Siempre que los dos núcleos se fusionan se produce un sincarión. La fusión celular ocurre normalmente con fusión nuclear, pero en ausencia de fusión nuclear, la célula se describiría como un heterocarión binucleado . Un heterocarión es la fusión de dos o más células en una y puede reproducirse durante varias generaciones. [3] Si dos células del mismo tipo se fusionan, pero sus núcleos no se fusionan, la célula resultante se llama sincitio. [4]
La fusión de células heterotípicas ocurre entre células de diferentes tipos, por lo que es exactamente lo contrario de la fusión de células homotípicas. El resultado de esta fusión es también un sincarión producido por la fusión de los núcleos y un heterocarión binucleado en ausencia de fusión nuclear. Un ejemplo de esto sería la fusión de células derivadas de la médula ósea (BMDC) con órganos parenquimatosos . [5]
Cuatro métodos [ editar ]
Hay cuatro métodos que utilizan los biólogos y biofísicos celulares para fusionar las células. Estas cuatro formas incluyen la fusión celular eléctrica, la fusión celular de polietilenglicol y la fusión celular inducida por el virus sendai y un método recientemente desarrollado denominado termoplásmicos controlados ópticamente.
La fusión de células eléctricas es un paso esencial en algunos de los métodos más innovadores de la biología moderna. Este método comienza cuando dos células se ponen en contacto mediante dielectroforesis . La dielectroforesis utiliza una corriente alterna de alta frecuencia, a diferencia de la electroforesis en la que se aplica una corriente continua. Una vez que las celdas se juntan, se aplica un voltaje pulsado. El voltaje de pulso hace que la membrana celular penetre y luego la combinación de las membranas y las células se fusionen. Después de esto, se aplica voltaje alternativo durante un breve período de tiempo para estabilizar el proceso. El resultado de esto es que el citoplasma se ha mezclado y la membrana celular se ha fusionado por completo. Todo lo que permanece separado es elnúcleos , que se fusionarán en un momento posterior dentro de la célula, haciendo que el resultado sea una célula heterocariónica . [6]
La fusión de células de polietilenglicol es la forma más simple, pero más tóxica, de fusionar células. En este tipo de fusión celular, el polietilenglicol, PEG, actúa como unagente deshidratante y fusiona no solo las membranas plasmáticas sino también las intracelulares . Esto conduce a la fusión celular ya que el PEG induce la aglutinación celular y el contacto de célula a célula. Si bien este tipo de fusión celular es el más utilizado, todavía tiene caídas. A menudo, la PEG puede causar una fusión incontrolable de múltiples células, lo que lleva a la aparición de policariones gigantes. Además, la fusión de células de PEG estándar es poco reproducible y diferentes tipos de células tienen diversas susceptibilidades de fusión. Este tipo de fusión celular se usa ampliamente para la producción dehíbridos de células somáticas y paratransferencia nuclear en la clonación de mamíferos. [7]
La fusión celular inducida por el virus Sendai ocurre en cuatro etapas de temperatura diferentes. Durante la primera etapa, que no dura más de 10 minutos, tiene lugar la adsorción viral y los anticuerpos virales pueden inhibir el virus adsorbido. La segunda etapa, que es de 20 minutos, depende del pH y la adición de antisuero viral aún puede inhibir la fusión final. En la tercera etapa, refractaria a los anticuerpos, los componentes de la envoltura viral permanecen detectables en la superficie de las células. Durante la cuarta etapa, la fusión celular se hace evidente y la neuraminidasa HAy el factor de fusión comienzan a desaparecer. La primera y la segunda etapa son las únicas dos que dependen del pH. [8]
Fusión celular inducida por termoplásmicos Los termoplásmicos se basan en un láser de infrarrojo cercano (NIR) y una nanopartícula plasmónica. El láser, que normalmente actúa como una trampa óptica, se utiliza para calentar la partícula plasmónica nanoscópica a temperaturas muy altas y extremadamente elevadas a nivel local. El atrapamiento óptico de un nanocalentador de este tipo en la interfaz entre dos vesículas de membrana, o dos células, conduce a la fusión inmediata de las dos verificada tanto por el contenido como por la mezcla de lípidos. Las ventajas incluyen la flexibilidad total de qué celdas fusionar y la fusión se puede realizar en cualquier condición de amortiguación, a diferencia de la electroformación, que se ve afectada por la sal.
En terapia humana [ editar ]
Se necesitan formas alternativas de restaurar la función de los órganos y reemplazar las células dañadas , siendo tan escasos los órganos y tejidos de donantes para trasplante . Es debido a la escasez que los biólogos han comenzado a considerar el potencial de la fusión celular terapéutica . Los biólogos han estado discutiendo las implicaciones de la observación de que la fusión celular puede ocurrir con efectos restauradores después de un daño tisular o celular.trasplante. Aunque se está hablando y trabajando sobre el uso de la fusión celular para esto, todavía hay muchos desafíos que enfrentan aquellos que desean implementar la fusión celular como una herramienta terapéutica. Estos desafíos incluyen elegir las mejores células para usar en la fusión reparativa, determinar la mejor manera de introducir las células elegidas en el tejido deseado, descubrir métodos para aumentar la incidencia de la fusión celular y garantizar que los productos de fusión resultantes funcionen correctamente. Si estos desafíos pueden superarse, la fusión celular puede tener un potencial terapéutico. [9]
Microorganismos [ editar ]
Hongos [ editar ]
La plasmogamia es la etapa del ciclo sexual de los hongos en la que dos células se fusionan para compartir un citoplasma común al mismo tiempo que unen los núcleos haploides de ambos socios en la misma célula.
Amoebozoa [ editar ]
La fusión celular ( plasmogamia o singamia) es una etapa del ciclo sexual de los amebozoos . [10]
Bacterias [ editar ]
En Escherichia coli, la zigogénesis espontánea ( apareamiento Z ) implica la fusión celular y parece ser una forma de verdadera sexualidad en procariotas . Las bacterias que realizan el apareamiento Z se denominan Szp + . [11]
Otros usos [ editar ]
- Estudiar el control de la división celular y la expresión génica .
- Investigar transformaciones malignas.
- Para obtener replicación viral .
- Para mapeo de genes y cromosomas .
- Para la producción de anticuerpos monoclonales mediante la producción de hibridomas .
- Para la producción de células madre inducidas .
- Evaluar el transporte de proteínas en lo que se conoce como ensayo de fusión de heterocariones . [12]
Ver también [ editar ]
- Fusógenos célula-célula
- Diferenciación celular
- Fertilización
- Mecanismo de fusión
- Fuerzas entre capas en la fusión de membranas
- Fusión de bicapa lipídica
Referencias [ editar ]
- ^ "6.3. Fusión celular" . Herkules.oulu.fi . Consultado el 16 de agosto de 2013 .
- ^ Ogle, Brenda M .; Platt, Jeffrey L. (1 de enero de 2004). "La Biología de la Fusión Celular: Células de diferentes tipos y de diferentes especies pueden fusionarse, potencialmente transfiriendo enfermedades, reparando tejidos y participando en el desarrollo". Científico estadounidense . 92 (5): 420–427. doi : 10.1511 / 2004.49.943 . JSTOR 27858450 .
- ^ "Definición de fusión celular" .
- ^ Ogle, BM; Cascalho, M .; Platt, JL (2005). "Células derivadas por fusión". Nature Reviews Biología celular molecular . 6 (7): 567–575. doi : 10.1038 / nrm1678 . PMID 15957005 .
- ^ Singec, Ilyas; Snyder, Evan Y. (2008). "La inflamación como casamentero: revisando la fusión celular". Biología celular de la naturaleza . 10 (5): 503–505. doi : 10.1038 / ncb0508-503 . PMID 18454127 .
- ^ "Principios y aplicaciones de la fusión celular eléctrica" .
- ^ Pedrazzoli, Filippo; Chrysantzas, Iraklis; Dezzani, Luca; Rosti, Vittorio; Vincitorio, Massimo; Sitar, Giammaria (1 de enero de 2011). "Fusión celular en progresión tumoral: el aislamiento de productos de fusión celular por métodos físicos" . Cancer Cell International . 11 : 32. doi : 10.1186 / 1475-2867-11-32 . PMC 3187729 . PMID 21933375 .
- ^ Wainberg, MA; Howe, C. (1 de octubre de 1973). "Factores que afectan la fusión celular inducida por el virus Sendai" . J Virol . 12 (4): 937–939. doi : 10.1128 / JVI.12.4.937-939.1973 . PMC 356713 . PMID 4359961 .
- ^ Sullivan, Stephen; Eggan, Kevin (1 de enero de 2006). "El potencial de la fusión celular para la terapia humana". Stem Rev Cell . 2 (4): 341–349. doi : 10.1007 / BF02698061 . PMID 17848721 .
- ^ Hofstatter PG, Brown MW, Lahr DJG (noviembre de 2018). "La genómica comparativa apoya el sexo y la meiosis en diversos amebozoos" . Genome Biol Evol . 10 (11): 3118–3128. doi : 10.1093 / gbe / evy241 . PMC 6263441 . PMID 30380054 .
- ^ Gratia JP, Thiry M (septiembre de 2003). "Cigogénesis espontánea en Escherichia coli, una forma de verdadera sexualidad en procariotas". Microbiología (Reading, Engl.) . 149 (Pt 9): 2571–84. doi : 10.1099 / mic.0.26348-0 . PMID 12949181 .
- ^ Gammal, Roseann; Baker, Krista; Heilman, Destin (2011). "Técnica de heterocariones para el análisis de la localización específica del tipo de célula" . Revista de experimentos visualizados (49): 2488. doi : 10.3791 / 2488 . ISSN 1940-087X . PMC 3197295 . PMID 21445034 .
Lectura adicional [ editar ]
| Recursos de la biblioteca sobre la fusión celular |
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- H. Harris: Cell fusion , 1970, Harvard University Press, Mass.
- Gordon, S (1975). "Fusión celular y algunas propiedades subcelulares de heterocariones e híbridos" . The Journal of Cell Biology . 67 (2): 257–280. doi : 10.1083 / jcb.67.2.257 . PMC 2109606 . PMID 1104638 .
