Crean embriones artificiales con una sola célula de oreja de ratón

La estructura en que se organizan las primeras 100 células durante la gestación, llamada blastocisto, tiene grandes implicaciones para el éxito del embarazo, la forma en que se forman los órganos e incluso en el desarrollo de enfermedades posteriores en la vida, como el alzhéimer. Sin embargo, hasta ahora los científicos no han tenido una buena manera de modelar cómo se forma esta estructura embrionaria.

Ahora, investigadores del Instituto Salk de Estudios Biológicos, en La Jolla, California, liderados por el científico español Juan Carlos Izpisúa han logrado por primera vez crear estructuras similares a blastocitos a partir de una sola célula cultivada de ratón.

Según han informado en el último número de la revista Cell, estos 'blastoides' cultivados tienen la misma estructura que los blastocitos naturales e incluso se pueden implantar en el útero, y podrían servir para avanzar en la investigación sobre el desarrollo, así como a informar sobre temas relacionados con el embarazo, la infertilidad o futuros problemas de salud.

“Estos estudios nos ayudarán a comprender mejor los comienzos mismos de la vida; cómo una sola célula puede dar origen a millones de células y cómo están reunidas en el espacio y en el tiempo para dar lugar a un organismo plenamente desarrollado. Es importante destacar que este trabajo evita el uso de embriones naturales y es escalable”, dice Izpisúa.

Los blastocitos naturales, que pueden convertirse en embriones una vez que se implantan en el útero, son difíciles de estudiar. El problema es que los modelos animales, como los ratones, solo producen estas estructuras en pequeñas cantidades, y los científicos no pueden probar, por ejemplo, los efectos de la desnutrición, la exposición a toxinas o a una variedad de mutaciones genéticas en el desarrollo a un nivel suficiente para su estudio.

“Creemos que nuestro trabajo permitirá una investigación importante sobre los defectos tempranos del desarrollo”, destaca Jun Wu del UT Southwestern en Texas, otra de las instituciones participantes.

Células madre pluripotentes

Los equipos de Salk y UT Southwestern desarrollaron los blastoides utilizando células embrionarias y, lo que es más importante, células adultas de ratón. Las células adultas fueron puestas en una solución química que las indujo a convertirse en células madre pluripotentes inducidas (iPSCs), que pueden convertirse en casi cualquier tipo de tejido en el cuerpo.

Para estimular a las células iPSCs y que formaran blastoides, los investigadores las colocaron en pequeños grupos en un medio de cultivo especial donde pronto generaron conexiones entre sí. Esto es exactamente lo que esperaban ver: las células estaban comenzando a formar estructuras similares a la etapa de desarrollo antes de que un óvulo fertilizado se convirtiera en blastocito.

Con el tiempo, las células conectadas empezaron a formar una bola con una capa interna y otra externa. Las células del interior y del exterior realizaron el proceso de inducir la expresión de proteínas para construir lo que eventualmente podría convertirse en una placenta.

Los blastoides contenían los mismos tres tipos de células primordiales (de las cuales provienen todas las células de un organismo adulto) que se encuentran en los blastocitos naturales. También eran de tamaño similar a los blastocitos naturales y mostraban una firma genética similar. Otros experimentos indicaron que los blastoides podrían desarrollarse aún más en estructuras que se asemejan a los embriones de postimplantación temprana.

En las fases siguientes los investigadores planean usar herramientas de edición genética para entender cómo los cambios genéticos en los blastoides afectan a los tres tipos diferentes de células.

Estos embriones artificiales también proporcionan un nuevo modelo para probar medicamentos y productos químicos para terapias futuras, según los autores.

Los blastoides todavía no pueden convertirse en embriones funcionales, debido a que las células crecen hasta convertirse en tejido desorganizado, pero los científicos creen que  pueden revelar detalles sobre las etapas posteriores del desarrollo embrionario.

“Con una mayor optimización, esta tecnología podría llevar a la generación de embriones artificiales totalmente funcionales capaces de desarrollarse hasta las etapas en las que se forman diferentes órganos primarios y, por tanto, ser las semillas de los organoides que podrían utilizarse como fuentes inestimables para el trasplante de órganos”, concluye Izpisúa.