Un estudio relaciona el gen C2CD3 con la falta o el exceso de dientes

La genética tiene mucho que decir sobre nuestra dentadura, incluso antes de que aparezca el primer diente. Un equipo internacional de científicos ha identificado una relación entre variantes poco frecuentes del gen C2CD3 y distintas anomalías dentales, como la ausencia de piezas, la aparición de dientes adicionales o las alteraciones en su forma y desarrollo. El hallazgo ayuda a comprender por qué algunas personas tienen una dentición diferente a la habitual.

La investigación, publicada en la revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ha analizado a 24 pacientes con variantes de este gen y ha completado los resultados con experimentos en ratones y embriones de pollo. Los científicos han comprobado que C2CD3 interviene en los mecanismos celulares que determinan dónde se forman los dientes, cuántos aparecen y cómo evolucionan durante las primeras etapas del desarrollo.

El descubrimiento tiene una segunda vertiente bastante sorprendente. Los mismos mecanismos que influyen en nuestra dentadura podrían contribuir a explicar por qué las aves perdieron los dientes durante la evolución, pese a conservar parte de los procesos biológicos relacionados con su formación.

El trabajo está encabezado por Piranit Kantaputra, de la Universidad de Chiang Mai, en Tailandia, y cuenta con la participación de especialistas del King’s College de Londres y del Cincinnati Children’s Hospital Medical Center, en Estados Unidos. Sus resultados conectan la genética humana, el desarrollo embrionario y la evolución de los vertebrados.

El gen C2CD3 influye en el número y la forma de los dientes

Los investigadores estudiaron a 24 personas que presentaban alteraciones dentales asociadas a variantes poco habituales del gen C2CD3. Las diferencias no seguían un único patrón. Algunos pacientes tenían menos dientes de los esperados, mientras que otros desarrollaban piezas supernumerarias, es decir, dientes adicionales a los que normalmente forman la dentición humana.

También aparecieron anomalías en el tamaño y la forma de las piezas, así como diferencias en el momento de su desarrollo y erupción. Entre las manifestaciones descritas figuran los dientes presentes desde el nacimiento, una circunstancia poco frecuente conocida como dentición natal.

El análisis genético identificó distintas variantes de C2CD3, incluidas siete que no habían sido descritas anteriormente. Este gen ya estaba relacionado con determinados trastornos del desarrollo, pero el nuevo trabajo permite comprender mejor su participación en la formación de los dientes.

Para comprobar hasta qué punto intervenía directamente en esas alteraciones, los científicos recurrieron a modelos experimentales de ratón. Al modificar la función de C2CD3, observaron defectos dentales semejantes a los encontrados en los pacientes.

El resultado es relevante porque permitió pasar de una asociación observada en personas a estudiar los mecanismos biológicos que pueden provocar esas diferencias.

Por qué un mismo gen puede producir dientes de más o de menos

Una de las cuestiones más interesantes de la investigación es que las alteraciones de C2CD3 no tienen siempre las mismas consecuencias. Dependiendo de la zona de la mandíbula en desarrollo, pueden favorecer la formación de estructuras dentales o dificultarla.

La explicación está relacionada con la manera en que las células reciben las instrucciones necesarias para construir los tejidos durante el crecimiento embrionario.

Los cilios primarios y las señales que dirigen el desarrollo dental

C2CD3 participa en la formación de unas estructuras celulares diminutas llamadas cilios primarios. Funcionan como sistemas de recepción de señales químicas que permiten a las células interpretar la información de su entorno y responder durante el desarrollo del organismo.

Cuando estos mecanismos no funcionan correctamente, las células pueden recibir o procesar de manera distinta las señales que determinan cómo se forman los órganos y tejidos.

Los científicos observaron que las alteraciones del gen modificaban la actividad de una importante vía de señalización denominada Sonic hedgehog (SHH). Aunque su nombre procede de un personaje de videojuegos, su función biológica es fundamental: interviene en la organización de los tejidos embrionarios y en la formación de distintas estructuras del cuerpo.

En los ratones con C2CD3 alterado, la actividad de SHH aumentaba en determinadas regiones del maxilar superior, mientras que disminuía en el maxilar inferior.

Esta diferencia ayuda a explicar un fenómeno que, a primera vista, parece contradictorio: una alteración genética puede favorecer la aparición de dientes adicionales en una región y contribuir a que falten piezas en otra.

No se trata simplemente de que el organismo produzca demasiados o muy pocos dientes. Importa también dónde actúan las señales que regulan su formación y en qué momento del desarrollo lo hacen.

El experimento con pollos que ayuda a explicar la evolución de las aves

La investigación no se limita a comprender las anomalías dentales humanas. También aporta información sobre una transformación evolutiva importante: la desaparición de los dientes en las aves modernas.

Los antepasados evolutivos de las aves actuales incluían especies de dinosaurios con dientes. Con el paso de millones de años, sus descendientes desarrollaron otras características anatómicas y perdieron la dentición.

Durante mucho tiempo, una de las grandes cuestiones de la biología evolutiva ha sido determinar qué cambios genéticos y embrionarios hicieron posible esa pérdida.

Para profundizar en el problema, el equipo estudió embriones de pollo de una línea mutante conocida como talpid2, que presenta una alteración en C2CD3.

En estos embriones aparecieron estructuras embrionarias semejantes a brotes dentales, acompañadas de un aumento de la actividad de SHH tanto en la parte superior como en la inferior de las mandíbulas.

El hallazgo no significa que los científicos hayan conseguido desarrollar dientes completos y funcionales en gallinas. Lo que observaron fueron estructuras tempranas relacionadas con los procesos que intervienen en la formación dental.

La distinción es importante. Los resultados sugieren que las aves conservan componentes de los mecanismos biológicos necesarios para iniciar el desarrollo de dientes, aunque estos procesos hayan quedado suprimidos o modificados durante su evolución.

Dicho de otra manera, perder los dientes no implica necesariamente perder todos los mecanismos genéticos relacionados con su formación. La evolución también puede transformar una estructura modificando las señales que controlan cuándo y dónde comienza a desarrollarse.

Qué significa el descubrimiento para los problemas dentales humanos

Más allá de su interés evolutivo, el estudio ofrece nuevas pistas sobre el origen de determinadas anomalías dentales congénitas.

La ausencia de dientes que nunca llegan a formarse se conoce como agenesia dental. Puede afectar a una o varias piezas y tiene diferentes causas genéticas. Por su parte, la hiperdoncia consiste en la aparición de dientes supernumerarios que pueden alterar la posición de otras piezas o complicar su erupción.

Conocer los mecanismos que intervienen en estas alteraciones puede ayudar a comprender mejor por qué aparecen y por qué determinados pacientes presentan combinaciones de defectos dentales que parecen opuestos.

Abigail Tucker, profesora de Desarrollo y Evolución del King’s College de Londres y participante en la investigación, considera que estos resultados pueden contribuir a perfeccionar el conocimiento de los problemas dentales complejos y, a largo plazo, orientar su tratamiento.

Sin embargo, conviene distinguir las posibilidades futuras de las aplicaciones disponibles. El estudio no presenta un nuevo tratamiento dental, ni demuestra que modificar C2CD3 permita regenerar dientes humanos.

La investigación también tiene limitaciones. El análisis clínico se realizó con 24 pacientes, una muestra reducida, y buena parte de los mecanismos se estudiaron en animales durante el desarrollo embrionario.

Tampoco significa que cualquier persona con dientes ausentes o adicionales tenga necesariamente una variante de C2CD3. El desarrollo dental depende de numerosos genes y procesos biológicos, y una misma anomalía puede tener causas diferentes.

Lo que aporta este trabajo es una explicación molecular más precisa de cómo determinadas alteraciones genéticas pueden provocar diferencias importantes en la dentición.

Una nueva pista sobre cómo se forma nuestra dentadura

La principal aportación del descubrimiento es que conecta tres fenómenos que parecían relativamente alejados: la falta de dientes, la aparición de piezas adicionales y la desaparición evolutiva de la dentición en las aves.

En los tres casos, los investigadores encontraron indicios de que C2CD3 y la señalización Sonic hedgehog participan en la regulación de los procesos que determinan cómo se forman las estructuras dentales.

Los resultados refuerzan una idea importante de la biología del desarrollo: disponer de los genes necesarios para construir una estructura no basta. También es fundamental que las células reciban las instrucciones correctas, en el lugar adecuado y durante el periodo preciso.

Para la odontología, el siguiente reto será establecer hasta qué punto estos mecanismos permiten mejorar el diagnóstico y el abordaje de las anomalías dentales hereditarias. Para la biología evolutiva, el estudio ofrece otra pieza para comprender cómo cambiaron las mandíbulas y los dientes de los vertebrados.

Y para entender nuestra propia dentadura, deja una constatación interesante: una pequeña variación genética puede modificar considerablemente el resultado del desarrollo dental, aunque sus efectos dependan de un sistema biológico mucho más complejo que un solo gen.