Tres artículos publicados en Nature describen estudios de desarrollo prenatal humano extracorporal. Las técnicas empleadas en los estudios pueden esclarecer fenómenos que se despliegan a medida que los órganos comienzan a formarse.
Un grupo del Weizmann Institute of Science, en Rehovot, Israel, cultivó embriones de ratón hasta la etapa media de su desarrollo prenatal, al punto en que formaron patas traseras. Un grupo del University of Texas Southwestern Medical Center, en Dallas, Estados Unidos, y un grupo de la Monash University, en Melbourne, Australia, creó blastoides similares a blastocisto humano a partir de células progenitoras. Los tres proyectos representan un avance considerable en el campo.
Comprender los procesos del desarrollo temprano requiere una interfaz in vitro que modele las conexiones complejas entre el desarrollo del embrión y la placenta. Los estudios, aunque implican diferentes especies, proporcionan el panorama de un periodo de la embriogénesis que todavía es algo misterioso.
El Dr. Jacob H. Hanna, Ph. D., y sus colaboradores del Weizmann Institute of Science, llevaron a cabo un estudio que consistió en una nueva plataforma de cultivo en frasco estático y en rotación con suero sanguíneo de cordón umbilical humano y oxígeno presurizado en el cual durante una semana nutrieron embriones de ratón de cinco días concebidos de forma natural.[1] Las cabezas, los corazones con latido y las patas traseras aparecieron en el frasco de vidrio, según se muestra en un video publicado en YouTube .[2]
Nuestras técnicas (análisis molecular, examen histológico y secuenciación de ARN unicelular para evaluar la expresión de genes) confirman que las tres capas de los embriones ex utero, como el grupo los está llamando, son equivalentes a los del crecimiento in vivo natural. Es posible realizar pruebas. Los investigadores utilizaron proteína fluorescente verde para marcar células neurales del ectodermo y una proteína fluorescente roja, llamada tomato, para marcar las células del endodermo. Añadieron virus, toxinas, otras sustancias químicas y células humanas a los ratones en desarrollo. Cada uno de estos compuestos permitió al equipo visualizar y medir diferentes aspectos del desarrollo temprano.
Los estudios de blastoides humanos se enfocaron en la parte más temprana del periodo embrionario, cuando lo único que se puede ver son capas de células en una microesfera. Las microesferas de células se parecen a blastocistos naturales, las microesferas llenas de líquido cuyas células externas (trofectodermo) dan lugar a estructuras extraembrionarias. Un pequeño conglomerado de células, llamado epiblasto, se adhiere al interior de la microesfera y origina el embrión. Un blastocisto solo tiene tres tipos de células, pero se dividen rápidamente y forman capas que luego interactúan y se retuercen a medida que se forma el organismo, lo cual comienza durante la tercera semana.
En su estudio, el autor principal, Jun Wu, Ph. D., y el grupo de la University of Texas, en Texas, Estados Unidos, produjeron blastoides humanos a partir de células progenitoras embrionarias humanas y de células progenitoras pluripotentes inducidas en humano.[3] Las células progenitoras embrionarias humanas fueron aprobadas por el National Institutes of Health.
En el tercer estudio el autor principal, José Polo, Ph. D., de la Monash University, en Melbourne, Australia, y sus colaboradores, utilizaron células progenitoras pluripotentes inducidas en humano para crear sus iBlastoides.[4] Al igual que en el estudio realizado en ratones, los blastoides humanos se parecen a los reales.
"Semejan blastocistos en cuanto a morfología, tamaño y número de células, y tienen los tres tipos de células que se organizan de manera similar a un blastocisto", destacó Wu, del grupo de Texas.
Los dos grupos de investigación detuvieron el desarrollo del blastoide en el día 10, antes del límite de 14 días establecido por la International Society for Stem Cell Research para respetar la formación de la estría primitiva, que se considera delimita el inicio del desarrollo del sistema nervioso. La organización está considerando desechar ese límite.
Las dos variaciones de blastoide no son exactamente como los blastocistos humanos fidedignos, señaló Amander Clark, Ph. D., de la University of California, en Los Ángeles, Estados Unidos, quien es parte del equipo de iBlastoides. "Son estructuras embrionarias organizadas modeladas en embriones humanos, pero no considero que sean el equivalente a los blastocistos humanos que provienen de las clínicas de fecundación in vitro ". Los blastoides constan de algunas células que no están en blastocistos y que podrían ser contaminantes de cultivo celular.
"La tecnología de blastoide probablemente catalizará más investigación que proporcione mejor comprensión del desarrollo humano temprano, que es algo así como una caja negra", manifestó a Medscape Noticias Médicas Paul Knoepfler, Ph. D., profesor en el Departamento de Biología Celular y Anatomía Humana en la University of California Davis School of Medicine, en Sacramento, Estados Unidos.
El hecho de que los embriones de más edad provengan de ratones y los más tempranos no sean réplicas exactas de sus contrapartes humanas, por ahora, puede permitir el análisis de aplicaciones prácticas para superar inquietudes bioéticas.
"Aunque los blastoides solo pueden modelar estos días tempranos del desarrollo humano, estos días son decisivos para todo nuestro desarrollo", señaló Polo, de la Monash University. "Por ejemplo, podríamos comprender la infertilidad, pues sabemos que gran proporción de abortos espontáneos ocurre en las primeras semanas del embarazo. Podemos estudiar enfermedades y problemas congénitos desde el principio y estudiar los efectos de fármacos, toxinas y virus en las etapas tempranas del desarrollo, todo sin utilizar embriones humanos o de animales".
Knoepfler saca conclusiones sobre las implicaciones de los resultados de los tres estudios. "El nuevo método para desarrollar embriones de ratón en la gestación media en frascos sin una madre reforzará nuestro conocimiento del desarrollo del mamífero de forma más general. Esta tecnología también se podría utilizar en teoría para desarrollar embriones humanos formados mediante fecundación in vitro o blastoides humanos en frascos de laboratorio".
Pero estas posibilidades plantean interrogantes bioéticas.
"Por ejemplo: ¿tendrían los embriones humanos producidos en laboratorio un estado diferente que el de los producidos mediante fecundación in vitro o reproducción estándar? ¿Qué hay de los embriones iniciados mediante fecundación in vitro, pero que luego se desarrollan en un frasco de laboratorio en vez de en una madre?", concluyó Knoepfler.
Ricki Lewis, Ph. D., escribe el blog sobre Ciencia del ADN en la Public Library of Science; es autor de un libro de texto de genética humana y otros más, y enseña genética en línea por el Albany Medical College.
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Citar este artículo: Investigadores se acercan más al desarrollo de embriones humanos y de ratones en cultivo - Medscape - 26 de marzo de 2021.
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