Por primera vez, los científicos han creado embriones de ratón en el laboratorio sin utilizar óvulos ni esperma y los han visto crecer fuera del útero. Para lograr esta hazaña, los investigadores utilizaron únicamente células madre y un dispositivo giratorio lleno de frascos de cristal brillante.

El experimento es un «cambio de juego», dijo a The Washington Post Alfonso Martínez Arias, biólogo del desarrollo de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona que no participó en la investigación (se abre en una nueva pestaña).

«Se trata de un hito importante en nuestra comprensión de cómo se construyen los embriones», dijo.

El innovador experimento, descrito en un informe publicado el lunes (1 de agosto) en la revista Cell (se abre en una nueva pestaña), tuvo lugar en un biorreactor especialmente diseñado que sirve de útero artificial para los embriones en desarrollo. Dentro del dispositivo, los embriones flotan en pequeños vasos de solución llena de nutrientes, y todos los vasos están encerrados en un cilindro giratorio que los mantiene en constante movimiento. Este movimiento simula el flujo de sangre y nutrientes hacia la placenta. El dispositivo también reproduce la presión atmosférica de un útero de ratón, según un comunicado (se abre en una nueva pestaña) del Instituto de Ciencias Weizmann de Israel, donde se realizó la investigación.

En un experimento anterior, descrito en la revista Nature (se abre en una nueva pestaña) en 2021, el equipo utilizó este biorreactor para cultivar embriones naturales de ratón, que alcanzaron el día 11 de desarrollo en el dispositivo. «Eso realmente demostró que los embriones de mamíferos pueden crecer fuera del útero – no es realmente el patrón o el envío de señales al embrión tanto como el suministro de apoyo nutricional», dijo Jacob Hanna, un biólogo de células madre embrionarias en el Weizmann y autor principal de ambos estudios, a STAT News (abre en una nueva pestaña)

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Tras su éxito inicial con los embriones naturales, los investigadores quisieron probar a cultivar embriones fabricados en laboratorio en el útero mecánico.

Para ello, aplicaron un tratamiento químico a las células madre de ratón que las «reiniciaba» en un estado ingenuo a partir del cual podían transformarse en cualquier tipo de célula: corazón, hígado, cerebro o cualquier otra. En una fracción de estas células ingenuas, el equipo aplicó tratamientos adicionales para activar los genes necesarios para fabricar la placenta, y en un tercer grupo de células aplicaron tratamientos para activar los genes para fabricar el saco vitelino. «Dimos a estos dos grupos de células un impulso transitorio para dar lugar a tejidos extraembrionarios que sostienen al embrión en desarrollo», dijo Hanna en el comunicado.

A continuación, los científicos colocaron estos tres grupos de células madre en el útero artificial para que se mezclaran. Los tres tipos de células pronto se unieron para formar grupos, pero sólo unos 50 de los 10.000 grupos celulares continuaron desarrollándose hasta convertirse en estructuras similares a las de los embriones y los que lo hicieron sólo sobrevivieron en el biorreactor durante 8,5 días.

En el transcurso de esos 8,5 días -o casi la mitad de un embarazo típico de ratón- los embriones inicialmente esféricos se estiraron y se convirtieron en cilíndricos, como cabría esperar de los embriones naturales, informó STAT News. Los inicios del sistema nervioso central empezaron a surgir el día 6 y pronto dieron lugar a un cerebro diminuto y arrugado. En el día 8, los embriones habían desarrollado tractos intestinales y corazones pequeños y palpitantes que empujaban las células madre de la sangre a través de los vasos recién formados.

El equipo observó que la forma de las estructuras internas y la estructura genética de los embriones sintéticos diferían ligeramente de las encontradas en los embriones naturales de ratón.

En experimentos posteriores, los investigadores planean estudiar las señales químicas que empujan a las células embrionarias a convertirse en un tipo de tejido en lugar de otro. ¿Qué fuerzas empujan a ciertas células madre a congregarse y formar el tubo neural mientras que otras acaban diferenciándose en las células que recubren los intestinos?

«Nuestro próximo reto es entender cómo las células madre saben qué hacer, cómo se autoensamblan en órganos y encuentran el camino hacia sus lugares asignados dentro de un embrión», dijo Hanna en el comunicado. «Y como nuestro sistema, a diferencia de un útero, es transparente, puede resultar útil para modelar los defectos de nacimiento e implantación de los embriones humanos».

Además de servir como modelo de investigación, el útero artificial también podría servir algún día como incubadora de células, tejidos y órganos cultivados para procedimientos de trasplante, dijo.

«Este es solo un paso, pero un paso muy importante para poder estudiar el desarrollo temprano», dijo a STAT News Paul Tesar, biólogo del desarrollo de la Facultad de Medicina de la Universidad Case Western Reserve que no participó en el estudio. «Estamos entrando en el terreno de poder generar un embrión desde cero, y potencialmente un organismo vivo. Ha sido un cambio realmente notable para el campo».

Por supuesto, este tipo de investigación conlleva fuertes consideraciones éticas.

«El ratón es un punto de partida para pensar en cómo se quiere enfocar esto en los humanos», dijo Alex Meissner, biólogo de células madre del Instituto Max Planck de Genética Molecular, a The Washington Post. «No hay que alarmarse ni hacer cundir el pánico, pero… a medida que vamos aprendiendo, es importante mantener en paralelo el debate: ¿Hasta dónde queremos llegar?».

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