Investigadores crean un "embrión" de ratón artificial a partir de células madre por primera vez

Científicos de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, han logrado crear una estructura que se asemeja a un embrión de ratón en cultivo, utilizando dos tipos de células madre --las células maestras del cuerpo-- y un andamio 3D en el que pueden crecer. Entender las etapas muy tempranas del desarrollo del embrión es interesante porque este conocimiento puede ayudar a explicar por qué más de dos de cada tres embarazos humanos fallan en este tiempo.

Una vez que un óvulo de un mamífero ha sido fecundado por un espermatozoide, se divide varias veces para generar una bola pequeña y libre de células madre. Las células madre particulares que eventualmente crearán el futuro cuerpo, las células madre embrionarias (ESCs), se agrupan dentro del embrión hacia un extremo: esta etapa de desarrollo se conoce como el blastocisto.

Los otros dos tipos de células madre en el blastocisto son las células madre trofoblásticas extra-embrionarias (TSC), que formarán la placenta; y las células madre endodérmicas primitivas que generarán el así llamado saco vitelino, asegurando que los órganos del feto se desarrollen adecuadamente y proporcionen nutrientes esenciales.

Los intentos previos de hacer crecer estructuras embrionarias usando sólo ESCs han tenido un éxito limitado, debido a que el desarrollo temprano del embrión requiere que los diferentes tipos de células se coordinen estrechamente entre sí. Ahora, los autores de un estudio publicado en 'Science', describen cómo, utilizando una combinación de ESCs y TSCs modificadas genéticamente junto con un andamio 3D conocido como matriz extracelular, desarrollaron una estructura capaz de ensamblarse y 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 --explica la directora de la investigación, Magdalena Zernicka-Goetz, profesora del Departamento de Fisiología, Desarrollo y Neurociencia, investigación--. Tiene regiones anatómicamente correctas que se desarrollan en el lugar idóneo y en el momento adecuado", añade. Zernicka-Goetz y sus colegas encontraron un notable grado de comunicación entre los dos tipos de células madre: en cierto sentido, las células se dicen entre sí en qué lugar del embrión colocarse.

"Sabíamos que las interacciones entre los diferentes tipos de células madre son importantes para el desarrollo, pero lo sorprendente es que nuestra nueva obra ilustra que es una verdadera asociación: estas células realmente se guían mutuamente -dice--. Sin esta asociación, no se lleva a cabo el desarrollo correcto de la forma y la actividad oportuna de los mecanismos biológicos clave".

Comparando su "embrión" artificial con un embrión que se desarrolla normalmente, el equipo pudo demostrar que su desarrollo siguió el mismo patrón: las células madre se organizan, con ESC en un extremo y TSC en el otro, abriéndose entonces una cavidad hacia arriba dentro de cada grupo antes de unirse, eventualmente para convertirse en una cavidad grande, llamada pro-amniótica, en la que se desarrollará el embrión.

UN MODELO QUE NO SE DESARROLLARÁ COMO UN FETO SANO

Aunque este embrión artificial se asemeja mucho al real, es poco probable que se desarrolle aún más en un feto sano, matizan los investigadores. Para ello, es posible que necesite la tercera forma de células madre, lo que permitiría 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.

Zernicka-Goetz creó recientemente una técnica que permite que los blastocistos se desarrollen in vitro más allá de la etapa de implantación, permitiendo a los investigadores analizar por primera vez las etapas clave de la formación del embrión humano hasta 13 días después de la fertilización. Esta experta cree que este último avance podría ayudarles a superar una de las principales barreras en la investigación con embriones humanos: la escasez de embriones. Actualmente, los embriones se desarrollan a partir de óvulos donados en clínicas de fecundación in vitro (FIV).

"Creemos que será posible imitar muchos de los eventos de desarrollo que ocurren antes de 14 días usando células embrionarias y extraembrionarias humanas con un enfoque similar a nuestra técnica empleando células madre de ratón -augura--. Somos muy optimistas de que esto nos permitirá estudiar los acontecimientos clave de esta etapa crítica del desarrollo humano sin tener que trabajar realmente en embriones. Saber cómo ocurre el desarrollo normalmente nos permitirá entender por qué a menudo sale mal".