Un equipo de científicos de la Universidad de Cambridge ha creado un modelo derivado de células madre del embrión humano en el laboratorio mediante la reprogramación de células madre humanas. El avance podría ayudar a la investigación de los trastornos genéticos y a comprender por qué y cómo fallan los embarazos.
Publicado hoy en la revista Nature, este modelo de embrión es una estructura tridimensional organizada derivada de células madre pluripotentes que replican algunos procesos de desarrollo que ocurren en embriones humanos tempranos.
El uso de tales modelos permite el modelado experimental del desarrollo embrionario durante la segunda semana de embarazo. Pueden ayudar a los investigadores a obtener conocimientos básicos sobre los orígenes del desarrollo de órganos y células especializadas, como espermatozoides y óvulos, y facilitar la comprensión de la pérdida temprana del embarazo.
“Nuestro modelo similar a un embrión humano, creado completamente a partir de células madre humanas, nos da acceso a la estructura en desarrollo en una etapa que normalmente se nos oculta debido a la implantación del diminuto embrión en el útero de la madre”, indica la profesora Magdalena Zernicka-Goetz en el Departamento de Fisiología, Desarrollo y Neurociencia de la Universidad de Cambridge, quien dirigió el trabajo.
“Este emocionante desarrollo nos permite manipular genes para comprender sus roles de desarrollo en un sistema modelo. Esto nos permitirá probar la función de factores específicos, lo cual es difícil de hacer en el embrión natural”, agrega la investigadora polaco-británica.
En el desarrollo humano natural, la segunda semana es un momento importante cuando el embrión se implanta en el útero. Este es el momento en que se pierden muchos embarazos. Este nuevo avance permite a los científicos observar el misterioso período de "caja negra" del desarrollo humano, generalmente después de la implantación del embrión en el útero, para observar procesos nunca antes observados directamente.
Comprender estos procesos tempranos tiene el potencial de revelar algunas de las causas de los defectos y enfermedades congénitos humanos, y desarrollar pruebas para detectarlos en mujeres embarazadas. Hasta ahora, los procesos solo podían observarse en modelos animales, utilizando células de pez cebra y ratones, por ejemplo.
Límites legales
Actualmente, las restricciones legales en el Reino Unido impiden el cultivo de embriones humanos naturales en el laboratorio más allá del día 14 de desarrollo: este límite de tiempo se estableció para corresponder a la etapa en la que el embrión ya no puede formar un gemelo.
Hasta ahora, los científicos solo han podido estudiar este período del desarrollo humano utilizando embriones humanos donados. Este avance podría reducir la necesidad de donación de embriones humanos en investigación. Zernicka-Goetz cree que si bien estos modelos pueden imitar aspectos del desarrollo de los embriones humanos, no pueden y no se desarrollarán al equivalente de los humanos en etapa posnatal.
Durante la última década, el grupo de Zernicka-Goetz en Cambridge ha estado estudiando las primeras etapas del embarazo para comprender por qué algunos embarazos fracasan y otros tienen éxito. En 2021 y luego en 2022, su equipo anunció que finalmente habían creado embriones modelo a partir de células madre de ratón que pueden desarrollarse para formar una estructura similar al cerebro, un corazón que late y los cimientos de todo otros órganos del cuerpo.
Los nuevos modelos derivados de células madre humanas no tienen un cerebro ni un corazón latiendo, pero incluyen células que típicamente formarían el embrión, la placenta y el saco vitelino, y se desarrollarían para formar los precursores de las células germinales (que formarán el esperma y huevos).
Muchos embarazos fallan en el punto en que estos tres tipos de células orquestan la implantación en el útero y comienzan a enviarse señales mecánicas y químicas entre sí, que le indican al embrión cómo desarrollarse adecuadamente.
Existen regulaciones claras que rigen los modelos basados en células madre de embriones humanos y todos los investigadores que realizan trabajos de modelado de embriones deben ser aprobados primero por los comités de ética. Las revistas requieren prueba de esta revisión ética antes de aceptar artículos científicos para su publicación. El laboratorio de Zernicka-Goetz posee estas aprobaciones.
“Va contra la ley y las regulaciones de la FDA transferir cualquier modelo similar a un embrión a una mujer con fines reproductivos. Estas son células humanas altamente manipuladas y su intento de uso reproductivo sería extremadamente peligroso”, comenta Insoo Hyun, director del Centro de Ciencias de la Vida y Aprendizaje Público del Museo de Ciencias de Boston y miembro del Centro de Bioética de la Facultad de Medicina de Harvard.
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