Crean un modelo similar a un embrión humano a partir de células madre

Científicos de la Universidad de Cambridge, en Reino Unido, en colaboración con el Instituto Hubrecht, de Países Bajos, han desarrollado un nuevo modelo para estudiar una etapa temprana del desarrollo humano, utilizando células madre embrionarias humanas, según publican en la revista Nature. 

El modelo se asemeja a algunos elementos clave de un embrión de alrededor de 18 a 21 días de edad y permite a los investigadores observar los procesos subyacentes a la formación del plan del cuerpo humano nunca antes observado directamente. Comprender estos procesos tiene el potencial de revelar las causas de defectos congénitos y enfermedades en humanos, y desarrollar pruebas para estos en mujeres embarazadas. 

El plan corporal, o plano de un organismo, surge a través de un proceso llamado gastrulación, durante el cual se forman tres capas distintas de células en el embrión que luego darán lugar a todos los sistemas principales del cuerpo: el ectodermo hará que el sistema nervioso, el mesodermo de los músculos y el endodermo del intestino. 

La gastrulación a menudo se conoce como el período de 'caja negra' del desarrollo humano, porque las restricciones legales impiden el cultivo de embriones humanos en el laboratorio más allá del día 14, cuando comienza el proceso. Este límite se estableció para caer en la etapa donde el embrión ya no puede formar un gemelo. 

Muchos defectos de nacimiento se originan durante este período de 'caja negra', con causas que incluyen alcohol, medicamentos, productos químicos e infecciones. Una mejor comprensión de la gastrulación humana también podría arrojar luz sobre muchos problemas médicos, incluidos la infertilidad, el aborto espontáneo y los trastornos genéticos. 

"Nuestro modelo produce parte del plano de un humano", señala el profesor Alfonso Martínez-Arias, del Departamento de Genética de la Universidad de Cambridge, quien dirigió el estudio. "Es emocionante presenciar los procesos de desarrollo que hasta ahora han estado ocultos a la vista, y al estudio". 

El informe describe un método de uso de células madre embrionarias humanas para generar un conjunto tridimensional de células, llamadas gastruloides, que se diferencian en tres capas organizadas de manera similar al primer plan del cuerpo humano. 

Para producir gastruloides en el laboratorio, se colocaron números definidos de células madre embrionarias humanas en pequeños pozos, donde formaron agregados apretados. Después del tratamiento con señales químicas, se observó que los gastruloides se alargaban a lo largo del eje de la cabeza a la cola, conocido como eje anteroposterior, activando genes en patrones específicos a lo largo de este eje que reflejan elementos de un plan corporal de mamífero. 

Los organismos modelo, incluidos los ratones y el pez cebra, han permitido a los científicos obtener algunos conocimientos sobre la gastrulación humana. Sin embargo, estos modelos pueden comportarse de manera diferente a los embriones humanos cuando las células comienzan a diferenciarse. 

Los modelos animales pueden responder de manera diferente a ciertos medicamentos: el medicamento contra las náuseas matutinas, talidomida, por ejemplo, pasó los ensayos clínicos después de las pruebas en ratones, pero posteriormente condujo a defectos congénitos graves en humanos. Por esta razón, es importante desarrollar mejores modelos de desarrollo humano. 

Los gastruloides no tienen el potencial de convertirse en un embrión completamente formado. No tienen células cerebrales ni ninguno de los tejidos necesarios para la implantación en el útero. Esto significa que nunca podrían avanzar más allá de las primeras etapas de desarrollo y, por lo tanto, cumplir con los estándares éticos actuales.

Al observar qué genes se expresaron en estos gastruloides humanos a las 72 horas de desarrollo, los investigadores encontraron una firma clara del evento que da lugar a estructuras corporales importantes como los músculos torácicos, los huesos y los cartílagos, pero no desarrollan células cerebrales. 

Los investigadores juzgaron la edad embrionaria humana equivalente de los gastruloides al compararlos con la Colección Carnegie de Embriología. Esta colección oficial contiene una serie continua de embriones humanos, incluido el crecimiento diario durante las primeras ocho semanas. Sugieren que los gastruloides se parecen parcialmente a embriones humanos de 18 a 21 días de edad. 

"Este es un nuevo sistema de modelos enormemente emocionante, que nos permitirá revelar y probar los procesos de desarrollo embrionario humano temprano en el laboratorio por primera vez", explica la doctora Naomi Moris, del el Departamento de Genética de la Universidad de Cambridge, y primera autora del informe. “Nuestro sistema es un primer paso para modelar la aparición del plan del cuerpo humano, y podría ser útil para estudiar lo que sucede cuando las cosas salen mal, como en los defectos de nacimiento".

Con información de Europa Press

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