Avance: los científicos crean embriones de ratón

Debido a que las células madre tienen la capacidad de transformarse en muchos tipos diferentes de células durante el desarrollo temprano del cuerpo, la investigación con células madre embrionarias ofrece información única sobre cómo un organismo crece a partir de una sola célula. Por primera vez, los científicos han podido crear un embrión de ratón de manera totalmente artificial.Los investigadores han modelado un embrión de ratón, que se muestra a las 72 horas, utilizando exclusivamente células madre.
Crédito de la imagen: Berna Sozen-Kaya, Laboratorio Zernicka-Goetz, Universidad de Cambridge

Las células madre son cruciales para el desarrollo de organismos vivos. En los comienzos de un embrión, estas células formarán el organismo completo, incluidas las células que forman los órganos y tejidos vitales del cuerpo, como el corazón, los pulmones y la piel.

Durante sus primeros 3 a 5 días, el embrión humano o de mamífero se llama blastocito. El blastocisto se compone de células madre embrionarias (CME) que son generadas por el huevo después de que ha sido fertilizado por un espermatozoide.

El blastocisto también contiene células madre trofoblásticas (CET), que crearán la placenta, y células madre del endodermo primitivas que formarán el saco vitelino, un saco membranoso que proporciona nutrientes al embrión en desarrollo y se forma antes de la placenta.

Investigadores de la Universidad de Cambridge en el Reino Unido, dirigidos por la Prof. Magdalena Zernicka-Goetz del Departamento de Fisiología, Desarrollo y Neurociencia, se propusieron crear genéticamente una estructura parecida a un embrión de ratón usando exclusivamente ESC y TSC. El estudio fue publicado en la revista Ciencia.

Las células madre 'se guían' para formar una estructura similar a un embrión

El Prof. Zernicka-Goetz y su equipo usaron ESC y TSC genéticamente modificados, así como una matriz extracelular 3-D (ECM), un componente no celular que se encuentra en todos los tejidos y órganos que funciona como andamiaje de las células y facilita reacciones bioquímicas que ayudan células para diferenciarse y transformarse en otros órganos y tejidos.

Los investigadores encontraron que los CES, los TSC y el ECM 3-D "se comunicaban" entre sí y se organizaban en una estructura de autoensamblaje que tenía las propiedades de un embrión natural.

El Prof. Zernicka-Goetz explica los hallazgos:

"Tanto las células embrionarias como extra-embrionarias comienzan a hablar entre sí y se organizan en una estructura que se parece y se comporta como un embrión. Tiene regiones anatómicamente correctas que se desarrollan en el lugar correcto y en el momento adecuado [...] sabía que las interacciones entre los diferentes tipos de células madre son importantes para el desarrollo, pero lo sorprendente que ilustra nuestro nuevo trabajo es que esta es una asociación real: estas células realmente se guían mutuamente. Sin esta asociación, el correcto desarrollo de la forma y forma y la actividad oportuna de los mecanismos biológicos clave no se lleva a cabo correctamente ".

La creación de esta estructura artificial similar a un embrión facilitó la comprensión del proceso de desarrollo de un embrión natural. La Prof. Zernicka-Goetz y sus colegas pudieron ver que el embrión artificial seguía el mismo patrón que el natural, mediante el cual las células madre se organizan para crear la cavidad proamniótica que más tarde albergará al embrión.

Los hallazgos ayudan a comprender el desarrollo de embriones humanos

Estas ideas también son clave para comprender las primeras etapas del desarrollo humano, como explica el Dr. Andrew Chisholm, director de Ciencia Celular y del Desarrollo de Wellcome Trust:

"Este es un estudio elegante que crea un embrión de ratón en la cultura que nos permite vislumbrar las primeras etapas del desarrollo de los mamíferos", dice el Dr. Chisholm. "En teoría, enfoques similares podrían algún día ser utilizados para explorar el desarrollo humano temprano, arrojando luz sobre el papel del entorno materno en los defectos de nacimiento y la salud".

El Wellcome Trust y el Consejo Europeo de Investigación fueron los principales organismos de financiación detrás de este proyecto de investigación.

El Prof. Zernicka-Goetz también ha trabajado en otros proyectos que, junto con este, ayudan a avanzar en el campo de la investigación con embriones humanos. Recientemente logró otro avance, desarrollando embriones humanos in vitro más allá de la etapa de implantación por primera vez. La Prof. Zernicka-Goetz espera que su investigación ayude a los científicos a superar uno de los principales obstáculos en la investigación con embriones humanos: la cantidad insuficiente de embriones disponibles.

"Creemos que será posible imitar muchos de los eventos de desarrollo que ocurren antes de los 14 días utilizando células madre embrionarias y extraembriones humanas usando un enfoque similar a nuestra técnica con células madre de ratón. Somos muy optimistas de que esto nos permitirá para estudiar los eventos clave de esta etapa crítica del desarrollo humano sin tener que trabajar en embriones. Saber cómo se produce normalmente el desarrollo nos permitirá entender por qué a menudo falla ".

Prof. Magdalena Zernicka-Goetz

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