Investigadores de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, han creado embriones modelo a partir de células madre de ratón que forman un cerebro, un corazón que late y los cimientos de todos los demás órganos del cuerpo, en lo que constituye una nueva vía para recrear las primeras etapas de la vida, según publican en la revista Nature.
El equipo, dirigido por la profesora Magdalena Zernicka-Goetz, desarrolló el modelo de embrión sin óvulos ni espermatozoides, y en su lugar utilizó células madre, las células maestras del cuerpo, que pueden convertirse en casi cualquier tipo de célula del organismo. Imitaron los procesos naturales en el laboratorio guiando los tres tipos de células madre que se encuentran en el desarrollo temprano de los mamíferos hasta el punto en que empiezan a interactuar. Al inducir la expresión de un conjunto concreto de genes y establecer un entorno único para sus interacciones, los investigadores consiguieron que las células madre “hablaran” entre sí.
Las células madre se autoorganizaron en estructuras que progresaron a través de las sucesivas etapas de desarrollo hasta tener corazones que latían y las bases del cerebro, así como el saco vitelino donde el embrión se desarrolla y obtiene los nutrientes en sus primeras semanas. A diferencia de otros embriones sintéticos, los modelos desarrollados por Cambridge alcanzaron el punto en el que todo el cerebro, incluida la parte anterior, comenzó a desarrollarse. Se trata de un punto de desarrollo más avanzado del que se ha alcanzado en cualquier otro modelo derivado de células madre.
El equipo afirma que sus resultados, fruto de más de una década de investigación que ha conducido progresivamente a estructuras embrionarias cada vez más complejas, podrían ayudar a los investigadores a entender por qué algunos embriones fracasan mientras que otros llegan a desarrollarse 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 sólo desarrolla un cerebro, sino también un corazón que late, y todos los componentes que conforman el cuerpo —afirma Zernicka-Goetz, catedrática de Desarrollo de Mamíferos y Biología de Células Madre del Departamento de Fisiología, Desarrollo y Neurociencia de Cambridge—. Es increíble que hayamos llegado tan lejos”.
Para que un embrión humano se desarrolle con éxito, es necesario que haya un “diálogo” entre los tejidos que se convertirán en el embrión y los que lo conectarán con la madre. En la primera semana tras la fecundación se desarrollan tres tipos de células madre: una acabará convirtiéndose 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 del que 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, que indican al embrión cómo desarrollarse correctamente. “Muchos embarazos fracasan en este momento, antes de que la mayoría de las mujeres se den cuenta de que están embarazadas —explica Zernicka-Goetz, que también es profesora de Biología e Ingeniería Biológica en Caltech—. Este periodo es la base de todo lo que sigue en el embarazo. Si va mal, el embarazo fracasará”.
Durante la última década, el grupo de la profesora Zernicka-Goetz en Cambridge ha estudiado estas primeras etapas del embarazo, para entender por qué algunos embarazos 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 —añade Zernicka-Goetz—. Esta accesibilidad nos permite manipular los genes para comprender sus funciones de desarrollo en un sistema experimental modelo”.
Para guiar el desarrollo de su embrión sintético, los investigadores juntaron células madre cultivadas que representaban cada uno de los tres tipos de tejido en las proporciones y el entorno adecuados para promover su crecimiento y comunicación entre sí, para finalmente autoensamblarse en un embrión.
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Source: Crealo
