Febrero 2017
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Primer embrión artificial con células madre

A la izquierda, imagen del embrión de ratón con células madre a las 96 horas. A la derecha, el embrión de ratón cultivado in vitro durante 48 horas
A la izquierda, imagen del embrión de ratón con células madre a las 96 horas. A la derecha, el embrión de ratón cultivado in vitro durante 48 horas desde la etapa de blastocisto. La parte roja es embrionaria y la azul, extraembrionaria. / Sarah Harrison et al

[Agencia Sinc] Científicos de la Universidad de Cambridge han conseguido por primera vez desarrollar un embrión artificial de ratón en laboratorio. Para ello, han utilizado una combinación de células madre embrionarias y extraembrionarias, a la que han sumado un andamio 3D para que estas puedan crecer. Aunque este embrión se asemeja a uno real, es poco probable que se pueda convertir en un feto sano. El hallazgo podrá servir para estudiar las etapas más tempranas del desarrollo.

Los resultados del trabajo se han publicado en el último número de la revista Science. Según los investigadores, este avance servirá para lograr una mayor comprensión de las etapas más tempranas del desarrollo del embrión y ayudará a explicar por qué más de dos de cada tres embarazos humanos fallan en esa fase.

Una vez que un óvulo de mamífero ha sido fertilizado por un espermatozoide, se divide varias veces para generar una pequeña bola flotante de células madre. Las células madres embrionarias se agrupan dentro del embrión hacia un extremo: esta etapa de desarrollo se conoce como blastocisto.

Los otros dos tipos de células en el blastocisto son las células madre trofoblásticas extraembrionarias, que formarán la placenta; y las células madre endodérmicas primitivas, que crearán el saco vitelino, asegurando que los órganos del feto se desarrollen adecuadamente y que tenga los nutrientes esenciales.

El avance servirá para lograr una mayor comprensión de las etapas más tempranas del desarrollo del embrión

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Célula Madre
Célula Madre

Célula Madre Pluripotente
Célula Madre Pluripotente

Embriogénesis humana
Embriogénesis humana

Intentos previos de hacer crecer estructuras embrionarias usando solo células madre embrionarias (ESCs, por sus siglas en inglés) habían tenido un éxito limitado. Esto se debe a que el desarrollo temprano del embrión requiere que los diferentes tipos de células se coordinen estrechamente entre sí, señalan los autores.

Sin embargo, en el estudio publicado hoy los investigadores han utilizado una combinación de células madre embrionarias genéticamente modificadas y de células madre trofoblásticas extraembrionarias, junto con un andamio 3D, conocido como matriz extracelular, en el que puedan crecer. Con todo ello, han logrado desarrollar una estructura capaz de ensamblar, cuyo desarrollo y arquitectura se parecen mucho al embrión natural.

Tanto las células embrionarias como extraembrionarias comienzan a ‘hablar’ entre sí y se organizan en una estructura que se parece y se comporta como un embrión”, destaca Magdalena Zernicka-Goetz, investigadora de fisiología, desarrollo y neurociencia de la universidad británica y directora del trabajo. “Tiene regiones anatómicamente correctas que se desarrollan en el lugar y en el momento adecuado”, agrega. Zernicka-Goetz y sus colegas encontraron un notable grado de comunicación entre los dos tipos de células madre: “En cierto modo –señala– las células se dicen entre sí en qué lugar del embrión colocarse”.

Mismo patrón de desarrollo: “Sabíamos que las interacciones entre los diferentes tipos de células madre eran importantes para el desarrollo, pero lo sorprendente es que ahora hemos visto que se trata de una verdadera asociación; estas células realmente se guían mutuamente”, dice la autora. “Sin esta asociación, el desarrollo y la actividad de los mecanismos biológicos clave no se llevaría a cabo correctamente”.

Comparando su embrión artificial con uno natural, el equipo pudo demostrar que siguió el mismo patrón de desarrollo. Las células madre se organizaron con las embrionarias en un extremo y las trofoblásticas extraembrionarias en el otro. Luego se abrió una cavidad hacia arriba dentro de cada grupo antes de unirse para convertirse en el saco amniótico en el que se desarrollará el embrión.

Aunque este embrión artificial se asemeja mucho a uno real, es poco probable que se pueda desarrollar y convertir en un feto sano

Aunque este embrión artificial se asemeja mucho a uno real, es poco probable que se pueda desarrollar y convertir en un feto sano, dicen los investigadores. Para ello, necesitaría un tercer tipo de células madre que permitiera el desarrollo del saco vitelino, que proporciona alimento para el embrión y dentro del cual se desarrolla una red de vasos sanguíneos. Además, el sistema no ha sido optimizado para el correcto desarrollo de la placenta.

Escasez de embriones humanos para investigar: Zernicka-Goetz ha desarrollado recientemente una técnica que permite que los blastocistos se desarrollen “in vitro” más allá de la etapa de implantación, permitiendo analizar, por primera vez. Las etapas clave del desarrollo del embrión humano hasta 13 días después de la fertilización.

En su opinión, este avance podría ayudar a superar una de las principales barreras del estudio de las fases tempranas del desarrollo embrionario, debido a la escasez de embriones humanos para investigar. Actualmente, los embriones se desarrollan a partir de óvulos donados por las clínicas de fertilidad.

Creemos que será posible imitar muchos de los eventos que ocurren antes de los 14 días de desarrollo usando células embrionarias y extraembrionarias humanas con un enfoque similar al que hemos usado con las células madre de ratón –indica la experta–. Esto nos permitirá estudiar los acontecimientos clave de esta etapa crítica sin tener que trabajar realmente con embriones y saber más sobre por qué a menudo el desarrollo humano falla en esa fase”, concluye.

Referencia bibliográfica: Sarah Ellys Harrison, Berna Sozen, Neophytos Christodoulou, Christos Kyprianou, Magdalena Zernicka-Goetz. “Assembly of embryonic and extra-embryonic stem cells to mimic embryogenesis in vitro”. Science, 2 de marzo, 2017.

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