Por primera vez, los científicos crearon embriones de ratón en el laboratorio sin usar óvulos ni espermatozoides y los observaron crecer fuera del útero. Para lograr esta hazaña, los investigadores utilizaron solo células madre y un dispositivo giratorio lleno de viales de vidrio 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 pestaña nueva).
«Este es un hito importante en nuestra comprensión de cómo se construyen los embriones», dijo.
El experimento innovador, descrito en un informe publicado el lunes (1 de agosto) en la revista Cell, tuvo lugar en un biorreactor especialmente diseñado que sirve como matriz artificial para el desarrollo de embriones. Dentro del dispositivo, los embriones flotan en pequeños vasos de precipitados con una solución llena de nutrientes y todos los vasos de precipitados están encerrados en un cilindro giratorio que los mantiene en constante movimiento. Este movimiento simula cómo la sangre y los nutrientes fluyen hacia la placenta. El dispositivo también replica la presión atmosférica del útero de un ratón, según un comunicado del Instituto de Ciencias Weizmann en Israel, donde se llevó a cabo la investigación.
En un experimento anterior, descrito en la revista Nature en 2021, el equipo utilizó este biorreactor para cultivar embriones de ratón naturales, que alcanzaron el día 11 de desarrollo en el dispositivo. «Eso realmente demostró que los embriones de mamíferos pueden crecer fuera del útero; en realidad, no es un patrón o un envío de señales al embrión, sino un apoyo nutricional», dijo Jacob Hanna, biólogo de células madre embrionarias en Weizmann y autor principal de ambos estudios . Noticias STAT
Después de su éxito inicial con embriones naturales, los investigadores querían probar suerte en el cultivo de embriones hechos en laboratorio en el útero mecánico.
Para hacerlo, aplicaron un tratamiento químico a las células madre de ratón que las «restablecieron» a un estado ingenuo a partir del cual podrían transformarse en cualquier tipo de célula: corazón , hígado, cerebro u otras. En una fracción de estas células vírgenes, el equipo aplicó tratamientos adicionales para activar los genes necesarios para producir la placenta, y en un tercer grupo de células aplicaron tratamientos para activar los genes para producir el saco vitelino. «Le 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.
Luego, los científicos colocaron estos tres grupos de células madre en el útero artificial para mezclarlos y mezclarlos. Los tres tipos de células pronto se unieron para formar grupos, pero solo alrededor de 50 de los 10 000 grupos celulares continuaron desarrollándose en estructuras similares a embriones y los que lo hicieron solo 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 volvieron cilíndricos, como se esperaría de los embriones naturales, informó STAT News. Los comienzos del sistema nervioso central comenzaron a emerger el día 6 y pronto dieron lugar a un cerebro diminuto y arrugado. Para el día 8, los embriones habían desarrollado tractos intestinales y pequeños corazones palpitantes que empujaban las células madre sanguíneas a través de vasos recién formados.
La forma de las estructuras internas y la estructura de los genes en los embriones sintéticos diferían ligeramente de las que se encuentran en los embriones de ratones naturales, anotó el equipo.
En experimentos de seguimiento, los investigadores planean estudiar las señales químicas que empujan a las células embrionarias a convertirse en un tipo de tejido sobre otro. ¿Qué obliga a que ciertas células madre se congreguen y formen el tubo neural, mientras que otras terminan diferenciándose en las células que recubren los intestinos?
“Nuestro próximo desafío es comprender cómo las células madre saben qué hacer: cómo se autoensamblan en órganos y encuentran el camino hacia los lugares asignados dentro de un embrión”, dijo Hanna en el comunicado. «Y debido a que nuestro sistema, a diferencia de un útero, es transparente, puede resultar útil para modelar defectos de nacimiento e implantación de 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 que podamos 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 ámbito de poder generar un embrión desde cero y, potencialmente, un organismo vivo. Ha sido un cambio realmente notable para el campo».
Por supuesto, tal investigación viene con fuertes consideraciones éticas.
«El ratón es un punto de partida para pensar cómo uno quiere abordar esto en humanos», dijo a The Washington Post Alex Meissner, biólogo de células madre del Instituto Max Planck de Genética Molecular. «No es necesario alarmarse o generar pánico, pero… a medida que aprendemos, es importante tener en paralelo la discusión: ¿Hasta dónde queremos llevarlo?».
