Las primeras etapas del embrión son cruciales para su desarrollo, pero difíciles de estudiar por razones éticas y técnicas. Científicos han logrado ahora crear modelos completos de embriones humanos a partir de células madre cultivadas en el laboratorio y hacerlos crecer fuera del útero hasta el día 14 de vida.
Detrás de esta investigación está el científico palestino Jacob Hanna, del Instituto Weizmann de Ciencias (Israel), quien el pasado junio ya dio a conocer esta investigación en un artículo publicado en un repositorio científico (bioRxiv), sin la revisión de otros investigadores. Ahora sus resultados aparecen en la revista científica Nature.
El equipo -que no es el único que ha avanzado en este campo- se apoyó en su experiencia previa en la creación de modelos sintéticos de embriones de ratón basados en células madre. Como en aquella ocasión, esta vez no utilizó óvulos fecundados ni un útero, sino células madre pluripotentes -con capacidad de poder generar cualquier tipo celular-
Los embriones sintéticos tenían todas las estructuras y compartimentos característicos de las primeras semanas, incluida la placenta, el saco vitelino, el saco coriónico y otros tejidos externos que aseguraron el crecimiento dinámico y adecuado de los modelos.
Se parecen estructuralmente a los embriones naturales, aunque no son idénticos, resumen los autores en su artículo.
“Dada su auténtica complejidad, los modelos de embrión humano obtenidos pueden brindar una oportunidad sin precedentes para arrojar nueva luz sobre los misteriosos inicios del embrión”, señala un comunicado del Weizmann.
En esas primeras etapas, el cúmulo de células que se implantan en el útero al séptimo día se convierte, en tres o cuatro semanas, en un embrión bien estructurado con órganos. “El drama está en el primer mes (…). Este sigue siendo en gran medida una caja negra”, dice Hanna.
Muchos fallos del embarazo se producen en las primeras semanas y también defectos congénitos. “Nuestro modelo ofrece una forma ética y accesible de asomarse a esa caja, imita fielmente el desarrollo de un embrión humano real, en particular la aparición de su exquisita arquitectura”.
Para lograrlo, el equipo comenzó con células madre pluripotentes, que tienen el potencial de diferenciarse en muchos tipos celulares, aunque no en todos. Algunas procedían de células de la piel a las que se había devuelto su estado troncal y otras de líneas de células madre humanas cultivadas en el laboratorio.
A continuación, utilizó el método recientemente desarrollado por Hanna para reprogramar las células madre pluripotentes con el fin de retrasar aún más el reloj: revertir estas células a un estado aún más temprano, conocido como “naive”, en el que son capaces de especializarse en cualquier tipo de célula.
Este estado corresponde al día 7 del embrión humano natural, alrededor del momento en que se implanta en el útero.
Los científicos dividieron las células en tres grupos; las destinadas a convertirse en embriones se dejaron tal cual.
Las de los otros grupos se trataron únicamente con sustancias químicas, sin necesidad de modificación genética, para activar determinados genes, con el fin de que se diferenciaran hacia uno de los tres tipos de tejido necesarios para el embrión: placenta, saco vitelino o la membrana del mesodermo extraembrionario que acaba creando el saco coriónico.
Poco después de mezclarlas en condiciones optimizadas y desarrolladas específicamente, las células formaron grupos, de los cuales alrededor del 1 por ciento se autoorganizaron en estructuras completas similares a embriones.
“Un embrión es autodirigido por definición, no necesitamos decirle lo que tiene que hacer, solo debemos liberar su potencial codificado internamente”, afirma Hanna, para quien “es fundamental mezclar los tipos de células adecuados al principio, que solo pueden derivarse de células madre naive (…). Una vez hecho esto, el propio modelo embrionario dice: ¡adelante!”.
El estudio ya ha dado lugar a un hallazgo que puede abrir una nueva vía de investigación sobre los fallos tempranos del embarazo, según el Weizmann.
Si el embrión no es envuelto por células formadoras de placenta de la forma adecuada en el día 3 del protocolo (correspondiente al día 10 en el desarrollo embrionario natural), sus estructuras internas, como el saco vitelino, no logran desarrollarse correctamente.
Polémica científica
Además de Hanna hay otros equipos trabajando en este campo en una “competición científica” con polémica incluida sobre quién se ha adelantado a quién y sobre si los resultados se han anunciado o no siguiendo el protocolo científico -publicación en una revista-.
Los otros grupos son los de Magdalena Zernicka-Goetz, del Instituto de Tecnología de California, y Berna Sozen, de la Universidad de Yale.
Más allá de la polémica que saltó en junio y como dijo a Science Media Centre Lluís Montoliu, investigador en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC), es preferible quedarse con lo sustancial, que varios laboratorios han conseguido generar embriones humanos artificiales.
Estos desarrollos permitirán investigar unas etapas del desarrollo temprano de embriones humanos hasta ahora muy difícil de estudiar. “Naturalmente, estos avances suscitan interés y preocupación por igual, por los aspectos éticos y legales que los acompañan”.
También habrá que establecer qué condición o estatus tienen estos embriones y si deberían equipararse a los naturales. “La biología debería darnos la respuesta”, según Montoliu.
