Olvídese de que el espermatozoide se encuentra con el óvulo.
Utilizando células madre humanas, los científicos han creado estructuras similares a embriones humanos dentro de placas de Petri. Estas masas cultivadas en laboratorio desarrollan múltiples estructuras que imitan a un embrión humano después de su implantación en el útero (un hito importante para la fertilidad) y duran al menos 14 días.
Hace una década, fabricar estructuras similares a embriones, o embrioides, sin células reproductivas habría parecido ridículo. Pero a medida que los científicos trazan cada vez más el intrincado viaje molecular hacia la concepción humana, se hace posible eliminar el esperma y el óvulo para echar un vistazo a la "caja negra" del desarrollo humano temprano.
Todavía suena a experimento de Frankenstein. Pero el esfuerzo no es una macabra curiosidad científica. Se sabe muy poco sobre las primeras semanas del embarazo humano, cuando el desarrollo tiende a fallar con mayor frecuencia. Estudiar modelos que imiten estas primeras etapas, sin la controversia de las muestras biológicas, podría ayudar a las parejas que luchan por concebir y arrojar luz sobre los misterios de los embarazos tempranos perdidos.
Un nuevo estudio publicado en Naturaleza del veterano embrioide Dr. Jacob Hanna ahora avanza la línea de tiempo de la gestación en el laboratorio. El equipo convirtió células madre embrionarias humanas en embrioides que modelan embriones humanos tempranos. Al igual que sus homólogos biológicos, las manchas de laboratorio desarrollaron importantes "capas" de tejidos que definieron las primeras etapas del desarrollo humano.
“El drama ocurre en el primer mes, los ocho meses restantes del embarazo son principalmente de mucho crecimiento”. dijo Hanna. “Pero ese primer mes sigue siendo en gran medida una caja negra. Nuestro modelo de embrión humano derivado de células madre ofrece una forma ética y accesible de mirar dentro de esta caja”.
Receta para un embrioide
Hace dos años, el mismo equipo publicó un resultado de gran éxito: la combinación de óvulos y espermatozoides no es necesaria para generar vida, al menos en ratones. Utilizando células madre de ratón, el equipo descubrió una sopa química que podía empujar las células hacia estructuras similares a embriones dentro de una placa de Petri.
"El embrión es la mejor máquina para fabricar órganos y la mejor bioimpresora 3D; intentamos emular lo que hace". dijo Hanna en ese momento.
La idea parece relativamente simple: todas las células embrionarias tienen el potencial de convertirse en cualquier otro tipo de célula. Pero estas células también son muy sociales. Dependiendo de su entorno (por ejemplo, qué señales químicas u hormonales reciben), se autoorganizan en tejidos.
El cultivo de embrioides se basa en dos avances, ambos del laboratorio de Hanna.
Uno coloca las células madre revertidas en un estado completamente ingenuo: una tabula rasa que borra cualquier identidad. A menudo pensamos en las células madre como una multitud uniforme, pero en realidad se encuentran en un espectro de desarrollo. Cada paso adelante guía el desarrollo de la célula hacia un tipo de célula u órgano específico. Sin embargo, una célula madre ingenua tiene el potencial de crecer en cualquier parte del cuerpo.
El reinicio completo con células madre vírgenes facilita la integración de las células madre en sus huéspedes, independientemente de si se trata de humanos o ratones.
Otro avance es un dispositivo controlado electrónicamente que baña los embrioides en ondas de nutrientes. Como un marcapasos, la bomba simula cómo los nutrientes llegan a los embriones en el útero, mientras controla los niveles de oxígeno y la presión atmosférica.
En un estudio de prueba de concepto, una pequeña porción de células de ratones formaron estructuras similares a embriones. Se desarrollaron de manera similar a sus contrapartes naturales hasta aproximadamente la mitad de su gestación normal. A los ocho días, los embrioides tenían un corazón que latía, células sanguíneas en circulación, un minicerebro con sus pliegues clásicos y un tracto digestivo.
"Si se le dan a un embrión las condiciones adecuadas, su código genético funcionará como una línea preestablecida de fichas de dominó, dispuestas para caer una tras otra". dijo Hanna en una entrevista anterior. "Nuestro objetivo era recrear esas condiciones y ahora podemos observar, en tiempo real, cómo cada ficha de dominó golpea a la siguiente en la fila".
Casi humano
Los ratones no son hombres. Hanna lo sabe muy bien y el nuevo estudio salva el abismo.
¿El primer paso? Cebe una célula madre humana revirtiéndola a un estado ingenuo.
Con esta materia prima en mano, el equipo dio a las células diferentes identidades, llamadas linajes. Algunas de ellas se convierten en células que eventualmente forman el embrión. Otras se convierten en células de sostén, como las que forman la placenta o forman el saco vitelino, un pequeño y redondeado multitarea que apoya la salud del embrión en desarrollo.
En otras palabras, el embrión humano en desarrollo temprano es un ecosistema complejo. Por lo tanto, no es de extrañar que convencer a las células madre ingenuas para que asuman múltiples funciones haya eludido durante mucho tiempo a los fabricantes de embrioides. Sin embargo, cada linaje se vuelve indispensable después de que se produce un paso importante en el desarrollo humano temprano: la implantación. Cuando un embrión fertilizado se adhiere a la pared del útero, se desencadenan una gran cantidad de cambios esenciales para un mayor desarrollo. También es cuando suele producirse la pérdida de embriones.
El nuevo estudio se centra en la etapa posterior a la implantación, reutilizando el protocolo anterior de embrioides de ratón del equipo para generar embrioides humanos autoorganizados. Sorprendentemente, fue más sencillo.
Tuvieron que diseñar genéticamente células madre de ratón para impulsarlas hacia diferentes linajes, dice el equipo. Con las células humanas, simplemente modificaron el baño de nutrientes (no se requieren genes adicionales) para activar programas genéticos en las células madre, convirtiéndolas en los tres tipos de tejidos de soporte.
A medida que los embrioides maduraron, el equipo utilizó una serie de herramientas genéticas y moleculares para examinar su fidelidad. En general, las estructuras se parecían a la arquitectura 3D de embriones humanos desarrollados naturalmente entre 7 y 14 días después de la fertilización. Algunas células incluso bombeaban gonadotropina coriónica humana (hCG), una hormona utilizada en las pruebas de embarazo caseras. Frotar las secreciones de las células en la barra dio el resultado positivo de doble línea.
En general, los embrioides mostraron hitos clave del desarrollo de un embrión implantado tempranamente, dijo el equipo, sin necesidad de fertilización o interacciones con el útero de la madre.
[Contenido incrustado]
Raza embrioide
El equipo de Hanna no es el único que impulsa los embrioides.
En junio de este año, dos otros equipos embrioides diseñados que imitan embriones humanos después de la implantación. Las recetas y los ingredientes son diferentes a los de Hanna. Un estudio, por ejemplo, insertó una serie de poderosos factores genéticos que empujaron a las células madre a convertirse en tejidos de soporte.
Los científicos no se ponen de acuerdo sobre qué embrioides se parecen más a su contraparte natural. Sin embargo, sí coinciden en un aspecto: las células madre, en las condiciones adecuadas, tienen una capacidad increíble para autoorganizarse en estructuras cada vez más sofisticadas parecidas a embriones.
Por ahora, el embrioide de 14 días se promociona como el "Más avanzado" aún.
Catorce días es un límite estricto para la investigación sobre embriones humanos naturales en muchos países, ya que no pueden seguir cultivándose en el laboratorio. Sin embargo, los embrioides no cumplen con la definición de embrión y no están sujetos a la limitación de 14 días. En otras palabras, los embrioides humanos podrían cultivarse a lo largo de la línea de tiempo de desarrollo. Trabajos anteriores muestran que es tecnológicamente posible en ratones, con células madre que desarrollan órganos semifuncionales.
Si te estás asustando un poco, no estás solo. Los embriones están creciendo hacia etapas cada vez más avanzadas en una carrera armamentista para abrir la caja negra del desarrollo humano temprano. Por ahora, los embrioides cultivados a partir de células madre embrionarias humanas deben respetar la normativa vigente. Sin embargo, los fabricados a partir de células madre inducidas (a menudo utilizando células de la piel revertidas a un estado similar a las células madre) no están sujetos a ninguna regla.
Para ser claros, los embrioides no tienen la capacidad de desarrollarse completamente hasta convertirse en seres humanos. Sin embargo, un estudio reciente en monos demostró que pueden inducir el embarazo cuando se trasplantan a un útero, aunque en ese caso, el embrioide se interrumpió de forma rápida y natural. Los debates sobre si regular estas masas celulares y cómo hacerlo están en curso.
Por ahora, el equipo de Hanna se centra en revisar su receta para aumentar la eficiencia. Pero como objetivo a largo plazo, esperan impulsar aún más el embrioide para ver si pueden desarrollar órganos rudimentarios. Estos experimentos “ofrecerán información sobre ventanas del desarrollo humano temprano que antes eran inaccesibles”, afirman.
Crédito de la imagen: Instituto de Ciencia Weizmann
- Distribución de relaciones públicas y contenido potenciado por SEO. Consiga amplificado hoy.
- PlatoData.Network Vertical Generativo Ai. Empodérate. Accede Aquí.
- PlatoAiStream. Inteligencia Web3. Conocimiento amplificado. Accede Aquí.
- PlatoESG. Automoción / vehículos eléctricos, Carbón, tecnología limpia, Energía, Ambiente, Solar, Gestión de residuos. Accede Aquí.
- PlatoSalud. Inteligencia en Biotecnología y Ensayos Clínicos. Accede Aquí.
- ChartPrime. Eleve su juego comercial con ChartPrime. Accede Aquí.
- Desplazamientos de bloque. Modernización de la propiedad de compensaciones ambientales. Accede Aquí.
- Fuente: https://singularityhub.com/2023/09/12/the-most-advanced-embryo-models-yet-mimic-the-first-two-weeks-of-human-development/
