1 de Septiembre de 2022
Biología

Crean los embriones sintéticos de ratón más desarrollados hasta ahora a partir de células madre

Los embriones, creados en el laboratorio sin usar óvulos ni espermatozoides, desarrollaron órganos muy similares al cerebro y al corazón.

Embriones en fases iniciales de desarrollo embrionario (mórula). [Istockphoto/luismmolina]

Cuando un espermatozoide fecunda un óvulo comienza un proceso de comunicación intercelular que pone en marcha el desarrollo embrionario. Este fenómeno biológico es extremadamente complejo y desconocido en muchos aspectos. El envío de señales químicas y mecánicas de forma coordinada entre las células empuja a cada una de ellas a multiplicarse, diferenciarse en cada tipo celular y situarse en el embrión con suma precisión. Es una gran coreografía microscópica de incontables pasos que, cuando se ejecuta al unísono y en armonía, da lugar a un nuevo organismo.

Uno de los obstáculos que complica conocer el desarrollo embrionario en los mamíferos radica en la necesidad de un útero a partir de ciertas etapas de la gestación, en las que empiezan a generarse con más detalle los diferentes órganos y tejidos. La presencia del útero impide a los científicos visualizar de forma directa lo que ocurre en el embrión. Por lo tanto, desarrollar embriones viables fuera del útero materno permitiría investigar con más profundidad los procesos celulares implicados en el desarrollo en las fases más avanzadas. Hasta ahora, este ha sido un territorio bastante inexplorado debido a las limitaciones técnicas.

Ahora, un equipo internacional de investigadores, con un papel destacado de la Universidad de Cambridge, ha descrito en la revista Nature los embriones sintéticos de ratón más desarrollados fuera del útero hasta la fecha. Para su obtención, no usaron ni óvulos ni espermatozoides, sino una mezcla de tres tipos diferentes de células madre embrionarias y extraembrionarias. Lograron guiarlas en la creación de un embrión al inducir la expresión de un conjunto de genes y recrear un entorno propicio, similar al que tiene lugar tras la fecundación del óvulo. Este entorno se consiguió mediante dispositivos especiales que simulaban diversas condiciones del útero del ratón: presión atmosférica, movimiento, aporte de nutrientes, etcétera.

La comunicación entre las células madre, inducida de forma artificial, permitió que estas se organizasen para dar lugar a embriones sintéticos. Los embriones creados en el laboratorio llegaron hasta los 8,5 días de gestación y desarrollaron múltiples órganos en las fases iniciales que presentaban muchas similitudes con los de los embriones de ratón normales. Estos organismos generaron tubos neurales y digestivos, placentas, sacos vitelinos (que aportan nutrientes y reciben desechos metabólicos durante semanas), corazones capaces de latir y diferentes áreas cerebrales (incluido el prosencéfalo, que cuenta con una mayor complejidad). Nunca antes se había alcanzado esta fase de desarrollo en un embrión generado a partir de células madre fuera del útero.

Crear embriones sintéticos que crezcan fuera del útero materno permitirá conocer mejor qué ocurre durante el desarrollo embrionario de los mamíferos en etapas posteriores a la implantación en el útero y por qué algunos de ellos no llegan a término. Para este fin, los científicos pueden silenciar o suprimir genes concretos en las células madre empleadas para generar embriones y visualizar de forma directa qué ocurre durante su gestación, fuera del útero.

Los autores de esta investigación ya han empleado esta estrategia: suprimieron un gen (Pax6) implicado en la formación del sistema nervioso y el ojo y observaron que los embriones artificiales sufrían malformaciones similares a las encontradas en los embriones normales que sufren esta mutación.

Si la técnica para crear embriones se perfecciona, esta se podría emplear en un futuro para generar órganos y tejidos humanos aptos para el trasplante a partir del uso de células madre. Aunque, por el momento, esta posibilidad queda aún lejos.

Por supuesto, los citados embriones sintéticos forman parte de un estudio demostrativo preliminar y no pueden considerarse embriones reales por multitud de razones. En primer lugar, su gestación completa no es posible porque carecen de elementos vitales, como el cordón umbilical. En segundo lugar, aunque estos embriones han generado múltiples órganos, estos no son completamente funcionales y tienen importantes alteraciones estructurales.

Por último, el proceso de generación de estos embriones artificiales es bastante ineficiente: solo en torno al 1 por ciento de los cultivos celulares iniciales llegó a alcanzar con éxito la fase de desarrollo de 8,5 días. El resto de los embriones morían a los pocos días. Así pues, ya se está trabajando en perfeccionar esta estrategia para conseguir un mayor porcentaje de embriones sintéticos viables y también para que estos experimenten un desarrollo embrionario más similar al que ocurre en la naturaleza.

Esther Samper

Referencia: «Synthetic embryos complete gastrulation to neurulation and organogenesis»; Gianluca Amadei et al. en Nature, publicado en línea, 25 de agosto de 2022.

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