Los científicos de la Instituto de Ciencia Weizmann han hecho crecer, por primera vez, modelos de embriones sintéticos de ratones fuera del útero utilizando células madre cultivadas en una placa de Petri. Este es un gran avance de la ciencia médica.
Además, el proceso de cultivo celular también se realiza sin usar óvulos fertilizados, evitando así la necesidad de esperma.
Este enfoque podría, en gran medida, evitar las preocupaciones tecnológicas y morales asociadas con el uso de embriones naturales en investigación y biotecnología, lo que lo hace increíblemente importante. Incluso con ratones, algunas pruebas actualmente no son prácticas porque requerirían miles de embriones; sin embargo, la disponibilidad de modelos desarrollados a partir de células embrionarias de ratón, que se multiplican por millones en las incubadoras de laboratorio, es casi ilimitada.
El Prof. Jacob Hanna del Departamento de Genética Molecular de Weizmann dijo: “El embrión es la mejor máquina para fabricar órganos y la mejor bioimpresora 3D: tratamos de emular lo que hace. Los científicos ya saben cómo restaurar las células maduras a su "tallo": los pioneros de esta reprogramación celular ganaron un Premio Nobel en 2012. Pero yendo en la dirección opuesta, haciendo que las células madre se diferencien en células corporales especializadas, sin mencionar los órganos de forma completa, ha demostrado ser mucho más problemático.”
“Hasta ahora, en la mayoría de los estudios, las células especializadas a menudo eran difíciles de producir o aberrantes, y tendían a formar una mezcla en lugar de un tejido bien estructurado adecuado para el trasplante. Conseguimos superar estos obstáculos liberando el potencial de autoorganización codificado en el células madre."
En marzo de 2021, los científicos idearon el dispositivo controlado electrónicamente que permite el crecimiento de embriones naturales de ratón fuera del útero. Los científicos utilizaron el mismo dispositivo en el nuevo experimento para cultivar células madre de ratón durante más de una semana, aproximadamente la mitad del tiempo de gestación de un ratón.
Los científicos dividieron las células madre en tres grupos antes de colocarlas en el dispositivo. En uno, las células que eventualmente se convertirían en órganos embrionarios se dejaron en su estado actual. Uno de los dos tipos de genes, reguladores maestros de la placenta o del saco vitelino, se sobreexpresaron en las células de los otros dos grupos durante un pretratamiento que duró solo 48 horas.
hanna dijo, “Le dimos a estos dos grupos de células un impulso transitorio para dar lugar a tejidos extraembrionarios que sostienen el embrión en desarrollo."
Los tres grupos de células se combinaron rápidamente dentro del dispositivo para formar agregados, la mayoría de los cuales no lograron desarrollarse por completo. Sin embargo, 50 de cada 10,000, o aproximadamente el 0.5 por ciento, pasaron a formar esferas, cada una de las cuales se convirtió más tarde en una estructura alargada similar a un embrión. La placenta y los sacos vitelinos eran visibles fuera de los embriones, y el desarrollo del modelo procedió como en un embrión natural, ya que los científicos codificaron con colores cada conjunto de células.
Estos modelos sintéticos se desarrollaron normalmente hasta el día 8.5, casi la mitad de los 20 días de gestación del ratón, en cuya etapa se habían formado todos los progenitores de órganos tempranos, incluido un corazón que late, circulación de células madre sanguíneas y un cerebro con pliegues bien formados, un tubo neural y un tracto intestinal. En comparación con los embriones de ratón naturales, los modelos sintéticos mostraron una similitud del 95 por ciento tanto en la forma de las estructuras internas como en los patrones de expresión génica de diferentes tipos de células. Los órganos vistos en los modelos dieron todos los indicios de ser funcionales.
Hanna dijo, “El estudio presenta un nuevo escenario: nuestro próximo desafío es comprender cómo las células madre saben qué hacer: cómo se autoensamblan en órganos y encuentran el camino hacia los lugares asignados dentro de un embrión. Y debido a que nuestro sistema, a diferencia de un útero, es transparente, puede resultar útil para modelar defectos de nacimiento e implantación de embriones humanos”.
“En lugar de desarrollar un protocolo diferente para cultivar cada tipo de célula, por ejemplo, las del riñón o el hígado, algún día podremos crear un modelo similar a un embrión sintético y luego aislar las células que necesitamos. No necesitaremos dictar a los órganos emergentes cómo deben desarrollarse. El embrión mismo hace esto mejor”.
Referencia de la revista:
- Shadi Tarazi, Alejandro Aguilera Castrejón, et al. ¬ Embriones sintéticos posteriores a la gastrulación generados ex utero a partir de ESC de ratón sin tratamiento previo. Celular 01 de agosto de 2022. DOI: 10.1016 / j.cell.2022.07.028
