A partir de células madre de ratón, un equipo de científicos de la prestigiosa Universidad de Cambridge ha creado los primeros embriones capaces de formar un cerebro, un corazón que late y, además también, las bases de todos los demás órganos del cuerpo. Este nuevo avance científico permite ya recrear con mayor precisión las primeras etapas de la vida
Estos investigadores de la Universidad de Cambridge han logrado crear estos embriones de ratón sin utilizar ni óvulos ni espermatozoides y, en su lugar, han usado células madre, es decir, las células maestras del cuerpo, porque pueden convertirse en cualquier tipo de tejido.
Como novedad, según el estudio que publica la revista Nature, estos científicos británicos han conseguido que las células madre se auto organizaran en estructuras, que progresaron a través de las sucesivas etapas de desarrollo hasta que tuvieron corazones latiendo y los cimientos del cerebro, así como el saco vitelino donde el embrión se desarrolla y obtiene nutrientes en sus primeras semanas.
A diferencia de otros embriones creados en un laboratorio, los modelos desarrollados por Cambridge llegaron al punto en que todo el cerebro, incluida la parte anterior, comenzó a desarrollarse. Este es un paso adelante más en el desarrollo de lo que se ha logrado hasta ahora en cualquier otro modelo derivado de células madre.
Este equipo asegura que han estado trabajando en este proyecto durante más de una década y que la creación de este nuevo embrión más complejo podría ayudar a los científicos a comprender por qué algunos embriones fallan mientras que otros se convierten en un bebé tras un embarazo saludable.
Además, este avance podría usarse también para intentar crear, de forma artificial, órganos humanos para trasplantes.
“Nuestro modelo de embrión de ratón no solo desarrolla un cerebro, sino también un corazón que late y todos los componentes que componen el cuerpo”, explica Magdalena Zernicka-Goetz, responsable del Departamento de Fisiología de la Universidad de Cambridge. Y añade: “es increíble que hayamos llegado tan lejos. Este ha sido el sueño de nuestra comunidad durante años y el principal enfoque de nuestro trabajo durante una década y finalmente lo hemos logrado”.
Aplicaciones
Para que un embrión humano se desarrolle con éxito, debe haber un “diálogo” entre los tejidos que se convertirán en el embrión y los tejidos que conectarán el embrión con la madre.
En la primera semana después de la fertilización, se desarrollan tres tipos de células madre: una eventualmente se convertirá en los tejidos del cuerpo y las otras dos apoyarán 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 proporciona oxígeno y nutrientes; y el segundo es el saco vitelino, donde crece el embrión y de donde obtiene sus nutrientes en el desarrollo temprano.
Muchos embarazos fracasan en el momento en que los tres tipos de células madre comienzan a enviarse señales mecánicas y químicas entre sí, que le indican al embrión cómo desarrollarse adecuadamente.
“Muchos embarazos fracasan en esta época, antes de que la mayoría de las mujeres se den cuenta de que están embarazadas”, advierte Zernicka-Goetz.
Durante la última década, el grupo de la profesora Zernicka-Goetz en Cambridge ha estado estudiando estas primeras etapas del embarazo para comprender por qué algunos embarazos fracasan y otros tienen éxito.
“El modelo de embrión de células madre es importante porque nos brinda acceso 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” -subrraya Zernicka-Goetz-. “Esta accesibilidad nos permite manipular los genes para comprender sus funciones de desarrollo en un sistema experimental modelo”.
Proceso
Para guiar el desarrollo de su embrión sintético, los investigadores juntaron células madre cultivadas que representan cada uno de los tres tipos de tejido en las proporciones y el entorno correctos para promover su crecimiento y comunicación entre sí, y eventualmente autoensamblarse en un embrión.
Los investigadores descubrieron que las células extraembrionarias envían señales a las células embrionarias mediante señales químicas, pero también mecánicamente o mediante el tacto, guiando el desarrollo del embrión.
“Este período de la vida humana es tan misterioso, por lo que poder ver cómo sucede en un plato, tener acceso a estas células madre individuales, comprender por qué fracasan tantos embarazos y cómo podríamos evitar que eso suceda es bastante especial”, asegura Zernicka-Goetz.
Novedad
El gran avance en este proyecto es la capacidad de generar todo el cerebro, en particular la parte anterior, que ha sido un objetivo importante en el desarrollo de embriones sintéticos. Si bien la investigación actual se llevó a cabo en modelos de ratones, los investigadores están desarrollando modelos humanos similares con el potencial de orientarse hacia la generación de tipos de órganos específicos para comprender los mecanismos detrás de procesos cruciales que de otro modo serían imposibles de estudiar en embriones reales.
En la actualidad, la ley del Reino Unido permite que los embriones humanos se estudien en el laboratorio solo hasta el día 14 día de su desarrollo.
Si se demuestra que los métodos desarrollados por el equipo de Zernicka-Goetz tienen éxito con células madre humanas en el futuro, también podrían usarse para guiar el desarrollo de órganos sintéticos para los millones de pacientes que ahora esperan un trasplante en todo el mundo.
