Crean embrión con células madre de ratón, con cerebro y corazón que late
CAMBRIDGE. Sin óvulos ni espermatozoides, científicos lograron modelo haciendo interactuar a los tres tipos de células del desarrollo temprano de mamíferos.
Efe
Investigadores de la Universidad de Cambridge crearon embriones a partir de células madre de ratón que tienen un cerebro, un corazón que late y los cimientos de los demás órganos del cuerpo, un modelo que representa una nueva vía para recrear las primeras etapas de la vida.
El equipo, dirigido por la profesora Magdalena Zernicka-Goetz, desarrolló el modelo de embrión sin óvulos ni espermatozoides, a partir de células madre, las células maestras que pueden convertirse en casi cualquier tipo de célula.
Los investigadores imitaron los procesos naturales en el laboratorio guiando los tres tipos de células madre que participan en el desarrollo temprano de los mamíferos hasta el momento en que empiezan a interactuar.
Al inducir la expresión de un conjunto concreto de genes y crear un entorno único para sus interacciones, lograron que las células madre "hablaran" entre sí.
Entonces, las células madre se autoorganizaron en estructuras que progresaron a través de las sucesivas etapas de desarrollo hasta crear corazones que latían, las bases del cerebro, y el saco vitelino, donde el embrión se desarrolla y obtiene los nutrientes en sus primeras semanas.
Nunca antes visto
A diferencia de otros embriones de laboratorio, estos modelos lograron que todo el cerebro -incluida la parte anterior- comenzara a desarrollarse, lo que no se había conseguido nunca.
El equipo cree que sus resultados, que se publican en Nature, podrían ayudar a a entender por qué algunos embriones fracasan y otros prosperan en un embarazo sano.
Además, los resultados podrían utilizarse para guiar la reparación y el desarrollo de órganos humanos 'sintéticos' para trasplantes.
"Nuestro modelo de embrión de ratón no solo desarrolla un cerebro, sino también un corazón que late y todos los componentes que conforman el cuerpo. Es increíble que hayamos llegado tan lejos. Este ha sido el suelo de nuestra comunidad durante años y el principal objetivo de nuestro trabajo durante una década", subraya Zernicka-Goetz.
El camino
Para que un embrión humano se desarrolle con éxito debe haber "diálogo" entre los tejidos que lo formarán y los que lo conectarán con la madre.
En la primera semana tras la fecundación se desarrollan tres tipos de células madre: una se convertirá en los tejidos del cuerpo, y las otras dos apoyan el desarrollo del embrión.
Uno de estos tipos de células madre extraembrionarias se convertirá en la placenta, que conecta al feto con la madre y le proporciona oxígeno y nutrientes, y el segundo es el saco vitelino, donde crece el embrión y obtiene sus nutrientes en las primeras etapas del desarrollo.
Muchos embarazos fracasan en el momento en que los tres tipos de células madre comienzan a enviar señales mecánicas y químicas entre sí, para indicar al embrión cómo desarrollarse correctamente.
En la última década, el grupo de Zernicka-Goetz en Cambridge ha estudiado estas primeras etapas del embarazo para entender por qué algunos fracasan y otros tienen éxito.
"El modelo de embrión de células madre es importante porque nos da accesibilidad a la estructura en desarrollo en una etapa que normalmente se nos oculta debido a la implantación del diminuto embrión en el útero de la madre", explica Zernicka-Goetz.
Para guiar el desarrollo de su embrión de laboratorio, los científicos juntaron células madre cultivadas de cada uno de los tres tipos de tejido en las proporciones y en el entorno adecuado para promover su crecimiento y comunicación entre sí.
Hallazgos
Descubrieron que las células extraembrionarias envían señales químicas a las células embrionarias, pero también mecánicas, o a través del tacto, guiando el desarrollo del embrión.
Un gran avance del estudio es la capacidad de generar todo el cerebro, en particular la parte anterior, hasta ahora uno de los mayores escollos en el desarrollo de embriones sintéticos.
En el sistema de Zernicka-Goetz, esto funciona porque esta parte del cerebro requiere señales de uno de los tejidos extraembrionarios para poder desarrollarse.
"Esto abre nuevas posibilidades para estudiar los mecanismos del neurodesarrollo en un modelo experimental", defiende Zernicka-Goetz.
Aunque la investigación se hizo en modelos de ratón, los investigadores están desarrollando modelos humanos similares con el potencial de dirigirse a la generación de tipos de órganos específicos para comprender los mecanismos que subyacen a procesos cruciales que no se pueden estudiar en embriones reales.
En la actualidad, la legislación británica solo permite estudiar embriones humanos en el laboratorio hasta el 14º día de desarrollo.
Si en el futuro los métodos de este equipo funcionan con células madre humanas, también podrían utilizarse para guiar el desarrollo de órganos de laboratorio para pacientes que esperan trasplantes.