El Centro Andaluz de Biología del Desarrollo (CABD) ha celebrado con charlas científicas y un acto institucional sus 20 años y el lanzamiento de la unidad de excelencia María de Maeztu “Toma de Decisiones en Colectivos Celulares a diferentes Escalas: Principios de auto-organización en Comunidades Celulares”. El acto sirvió tanto de escaparate de los recientes logros científicos de los grupos de investigación del CABD como de cálido reencuentro con muchos antiguos investigadores del CABD que aportaron interesantes ejemplos de sus trayectorias profesionales en instituciones académicas y privadas de España y otros lugares. Durante esta celebración, nos hemos enterado de muchas peripecias sobre nuestro centro de investigación. Una de ellas, que el edificio se construyó inspirado en la biología del desarrollo. Fue diseñado por José António Campos Ortega imitando la forma de la mosca de la fruta Drosophila melanogaster, uno de los modelos clásicos de esta área del conocimiento.

El CABD nació de la cabezonería de unos pocos que consiguieron poner de acuerdo a tres instituciones publicas: el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), la Universidad Pablo de Olavide y la Consejería de Educación y Ciencia de la Junta de Andalucía. Todo empezó con tres catedráticos de la UPO (Placido Navas, Juan Jiménez y Eduardo Santero), que se asociaron a seis investigadores del CSIC (Acaimo González Reyes, Fernando Casares, José Luis Gómez Skarmeta, Lola Martín-Bermudo, María José Sánchez y James Hombría). Ahora somos cerca de 180 trabajadores en total, entre administrativos, técnicos e investigadores.

En 2018 se elaboró un plan estratégico que emanó de las cabezas de Acaimo, Fernando y José Luis, mereciendo el galardón de excelencia María de Maeztu, con el que llegamos al 2022 con más fuerza y un nuevo plan estratégico para seguir creciendo. Esta vez ideado por Peter Askjaer y Juan Ramón Martínez Morales entre otros y dirigido y ejecutado por Juan Pablo Couso y la dirección del centro. El nuevo plan de futuro está plasmado en la propuesta que ha merecido de nuevo la distinción María de Maeztu a la excelencia, que empezó en 2022 y terminará en 2025. Los grupos de investigación del centro convergen sus líneas de trabajo en la autoorganización como principio básico de la biología y abren sus puertas a integrar nuevas líneas que completan las ya existentes como la de Ozren Bogdanovic que estudia marcas epigenómicas en desarrollo, evolución y enfermedad o Elena Camacho que estudia el desarrollo embrionario humano usando organoides. Además, este verano se incorpora Darío Lupiáñez, del centro Max Delbrück en Berlín, para estudiar la regulación génica a nivel de organización tridimensional de cromatina.

El énfasis en la investigación impulsada por la curiosidad y la excelencia científica, junto con una política inclusiva de toma de decisiones, ha llevado al CABD a su posición actual como institución internacional de primera clase con fuertes vínculos con instituciones líderes de todo el mundo. Además, hace del CABD un destino muy atractivo para una generación de jóvenes científicos con motivación e ideas brillantes. Por ejemplo, recientemente se han incorporado nuevos investigadores vía el programa Ramón y Cajal como Barbara Pernaute, María Almuedo y Jesús Fernández Abascal y también la investigadora Beatriz Galindo, Tanja Dapa. La comunidad del CABD sigue creciendo por su atractivo científico poniendo presión en los recursos como el espacio del edificio y el personal administrativo y técnico, que también son imprescindibles para mantener los niveles de excelencia científica del centro.

Coincide el vigésimo aniversario del CABD con el comienzo de Peter Askjaer como director y Marta Artal Sanz como vicedirectora científica. No podemos dejar de agradecer a Placido Navas que ha llevado la dirección sin nunca perder la compostura durante cuatro años, tres inundaciones, dos vicedirectores científicos y una pandemia.

Las células de nuestro cuerpo se enfrentan al enorme reto de empaquetar cerca de 2 metros de ADN (es decir, nuestro genoma, el material genético que forma nuestros cromosomas) dentro de un pequeño compartimento llamado núcleo celular. El tamaño y forma del núcleo celular varía según los distintos tipos de células pero, en general, tiene menos de 10 micras (1/100 de un milímetro) de diámetro.

Para conseguir eso, el ADN tiene que sufrir una dramática compactación, lo que implica su enrollamiento alrededor de unas proteínas llamadas histonas, para formar la cromatina. Sin embargo, el reto no se reduce solo a empaquetar el ADN dentro del núcleo, sino también a hacerlo de manera que deje accesible regiones específicas del ADN, como pueden ser genes particulares, con el fin de ser expresados cuando sean requeridos.

Todas nuestras células, con unas pocas excepciones, contienen la misma información genética en su núcleo, sin embargo, en función del órgano al que pertenecen, las células se diferencian en la forma en que utilizan dicha información. Así pues, las células intestinales expresan genes que codifican la producción de enzimas necesarias para la adecuada digestión y absorción de nutrientes, mientras que las neuronas expresan genes que generan neurotransmisores que permiten la comunicación entre neuronas y desde las neuronas a los músculos. Estos son sólo dos ejemplos, sin embargo, la expresión de genes dependiendo del órgano es un hecho universal a lo largo de toda la vida de plantas y animales.

Los mecanismos implicados en el establecimiento de la expresión génica según el órgano son variados. Uno de ellos depende de la posición de los genes dentro del núcleo. En general, los genes que se localizan en la periferia nuclear se expresan en menor medida que los genes situados a mayor distancia de la periferia. Además, parece ser que la unión de los genes a proteínas ancladas en la periferia nuclear influye en su actividad.

La localización de la cromatina en la periferia nuclear se consigue gracias a una compleja red de interacciones proteicas en la envoltura nuclear. Esta envoltura nuclear fue observada por primera vez hace casi dos siglos por los investigadores Jan Evangelista Purkinje, biólogo checo, y Robert Brown, botánico escocés. Durante mucho tiempo, la envoltura nuclear fue considerada una barrera pasiva que separaba el ADN del resto de la célula. Sin embargo, para que los genes se activen y controlen la célula, tienen que comunicarse con el exterior del núcleo. Para conseguir esto, la naturaleza ha desarrollado un conjunto de aproximadamente 30 proteínas diferentes, llamadas nucleoporinas, que se agrupan y forman aperturas, llamadas poros nucleares, los cuales controlan el transporte hacia y desde el núcleo.

En las últimas dos décadas hemos aprendido que la complejidad de la envoltura nuclear es mucho mayor que lo que se intuía previamente. Estimaciones actuales sugieren que está formada por cerca de 200 proteínas diferentes, y que es responsable de numerosas funciones tales como anclaje de la cromatina, regulación de proteínas responsables de la expresión génica, y detección de señales de otras células. Sorprendentemente, incluso organismos evolutivamente alejados entre sí como pueden ser nematodos y humanos, con cantidades muy diferentes de ADN en sus células, comparten el que cerca del 40% de su genoma está anclado a la envoltura nuclear.

Un reflejo de la importancia de la envoltura nuclear es que cambios en los genes que producen nucleoporinas y otras proteínas de la envoltura pueden causar una amplia gama de graves enfermedades humanas, incluyendo distrofias musculares, envejecimiento prematuro y cánceres. Científicos de todo el mundo han demostrado que la organización alterada de la cromatina dentro del núcleo y la desregulación de la expresión génica son los principales responsables de las enfermedades. El conocimiento completo de los mecanismos sobre cómo se construye la envoltura nuclear y cómo se controla la organización y actividad de los genes en el interior del núcleo nos permitirá entender mejor los principios básicos de la biología y abrirá nuevos caminos para el desarrollo de drogas terapéuticas.