martes, 5 marzo, 2024
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Crean embriones humanos sintéticos sin óvulos ni espermatozoides: la guerra detrás del anuncio

La carrera por crear embriones humanos sintéticos se ha convertido en el objeto de una puja entre dos de los mayores centros de investigación del mundo: el Instituto Weizmann de Ciencias, en Israel, y la Universidad de Cambridge, en el Reino Unido. Los científicos del centro israelí publicaron este miércoles en Nature sus resultados y en el anuncio critican veladamente la investigación de sus pares británicos.

Lo importante, al cabo, ha sido el logro científico más allá de su autoría: por primera vez se ha logrado crear modelos completos de embriones humanos, sin óvulos ni espermatozoides, a partir de células madre cultivadas en el laboratorio, fuera del útero hasta el día 14. Algo que por un lado abre puertas al conocimiento y por otro plantea nuevos dilemas éticos.

El Weizmann explicó que los embriones que ha logrado desarrollar “presentaban todas las estructuras y compartimentos característicos de esta etapa, incluyendo placenta, saco vitelino, saco coriónico y otros tejidos externos que aseguran el crecimiento dinámico y adecuado de los modelos”.

Esa detallada descripción da cuenta de la propia investigación del instituto israelí, pero a la vez busca dejar expuestas supuestas falencias del logro de Oxford. ¿Por qué la escalada en la rivalidad? En junio, la universidad británica difundió sus resultados en The Guardian -que dio la primicia- sin haberse publicado siquiera un preprint. Eso encendió la ira de los investigadores del Weizmann.

Como trasfondo hay que agregar que ambos grupos de investigadores venían compitiendo cabeza a cabeza tras haber anunciado en 2022 el desarrollo de embriones sintéticos de ratones. Una especie de “primaria” científica o clasificación para la final. Con el paso a la categoría embrión humano el trofeo por cruzar primero la meta se volvía más apetitoso.

El equipo de investigadores del Instituto Weizmann que creó los embriones sintéticos: Noa Novershtern, Vladyslav Bondarenko, Jacob Hanna, Bernardo Oldak y Emilie Wildschutz. Foto: Instituto WeizmannEl equipo de investigadores del Instituto Weizmann que creó los embriones sintéticos: Noa Novershtern, Vladyslav Bondarenko, Jacob Hanna, Bernardo Oldak y Emilie Wildschutz. Foto: Instituto WeizmannCuando The Guardian publicó la investigación de Oxford, acto seguido el investigador palestino Jacob Hanna, del Weizmann, habló con el diario El País de España y declaró: “Esto no es ciencia seria y es periodismo del malo. Sus datos me parecen muy poco convincentes”. Agregó que las estructuras alcanzadas por Magdalena Zernicka-Goetz, a cargo del trabajo británico, “no se pueden calificar como un modelo de embrión, porque un embrión debería tener placenta, saco vitelino, cavidad amniótica y saco coriónico, y no aparece ninguna de estas partes”.

El instituto israelí explica ahora, con la difusión de su trabajo en Nature, que “los agregados celulares derivados de células madre humanas en estudios anteriores no podían considerarse modelos de embriones humanos genuinamente precisos, porque carecían de casi todas las características definitorias de un embrión postimplantación. En particular, no contuvieron varios tipos de células que son esenciales para el desarrollo del embrión, como las que forman la placenta y el saco coriónico. Además, no tenían la organización estructural característica del embrión y no revelaban capacidad dinámica para avanzar a la siguiente etapa de desarrollo”.

Dada su complejidad, los modelos de embriones humanos obtenidos por el grupo de Hanna parecen poder brindar una oportunidad inédita al arrojar luz sobre los misteriosos comienzos del embrión. Se sabe poco sobre el embrión temprano porque es muy difícil de estudiar, tanto por razones éticas como técnicas, pero sus etapas iniciales son cruciales para su desarrollo futuro.

“Durante estas etapas, el conjunto de células que se implanta en el útero al séptimo día de su existencia se convierte, al cabo de tres o cuatro semanas, en un embrión bien estructurado que ya contiene todos los órganos del cuerpo. El drama ocurre en el primer mes, los ocho meses restantes del embarazo son principalmente de mucho crecimiento”, dice Hanna en la comunicación que hizo llegar a Clarín.

Y agrega: “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. Imita fielmente el desarrollo de un embrión humano real, en particular el surgimiento de su arquitectura exquisitamente fina”.

Un modelo de embrión humano en una etapa de desarrollo equivalente a la de un embrión humano en el día 14, bajo el microscopio. La imagen revela la hormona utilizada en las pruebas de embarazo (verde) y la capa externa que se convertirá en la placenta (rosa), que contiene cavidades características, llamadas lagunas. Durante el embarazo normal, las lagunas permiten el intercambio de nutrientes y productos de desecho entre la sangre materna y el feto. Foto: Instituto WeizmannUn modelo de embrión humano en una etapa de desarrollo equivalente a la de un embrión humano en el día 14, bajo el microscopio. La imagen revela la hormona utilizada en las pruebas de embarazo (verde) y la capa externa que se convertirá en la placenta (rosa), que contiene cavidades características, llamadas lagunas. Durante el embarazo normal, las lagunas permiten el intercambio de nutrientes y productos de desecho entre la sangre materna y el feto. Foto: Instituto Weizmann

La investigación, paso a paso

Como se dijo más arriba, el equipo de Hanna se basó en su experiencia previa en la creación de modelos de embriones de ratón basados en células madre sintéticas. Al igual que en esa investigación, los científicos no utilizaron óvulos fertilizados ni útero.

Comenzaron con células humanas conocidas como células madre pluripotentes, que tienen el potencial de diferenciarse en muchos, pero no todos, tipos de células. Luego, los investigadores utilizaron el método desarrollado recientemente por Hanna para reprogramar células madre pluripotentes para retroceder aún más el reloj: revertir estas células a un estado aún anterior en el que son capaces de convertirse en cualquier tipo de célula.

Esta etapa corresponde al día 7 del embrión humano natural, aproximadamente el momento en que se implanta en el útero. La comunicación del Weizmann dice que “de hecho, el equipo de Hanna fue el primero en comenzar a describir métodos para generar células madre humanas vírgenes, allá por 2013; Continuaron mejorando estos métodos, que son el núcleo del proyecto actual, a lo largo de los años”.

La explicación del método es bastante técnica pero es importante describirla para tener una mayor dimensión del trabajo: los científicos dividieron las células en tres grupos. Las destinadas a convertirse en embrión se dejaron tal cual. Las células de cada uno de los otros grupos fueron tratadas únicamente con productos químicos, sin necesidad de modificación genética, para activar ciertos genes, cuyo objetivo era hacer que estas células se diferenciaran hacia uno de los tres tipos de tejido necesarios para sustentar el embrión: placenta, saco vitelino o la membrana del mesodermo extraembrionario que finalmente crea el saco coriónico.

“Poco después de mezclarse en condiciones optimizadas y específicamente desarrolladas, las células formaron grupos, aproximadamente el uno por ciento de los cuales se autoorganizaron en estructuras completas similares a embriones. “Un embrión es autónomo por definición; no necesitamos decirle qué hacer; sólo debemos liberar su potencial codificado internamente”, dice Hanna.

Un modelo de embrión humano derivado de células madre en una etapa de desarrollo equivalente a la de un embrión humano en el día 12 tiene todos los compartimentos típicos de esta etapa. La esfera superior contiene la parte que se convertirá en el propio embrión, cubierta por el amnios; la esfera inferior es el saco vitelino; la interfaz entre ellos es una característica estructural crítica del desarrollo embrionario humano. Las dos esferas están encapsuladas por una capa celular que se convertirá en la placenta. Foto: Instituto WeizmannUn modelo de embrión humano derivado de células madre en una etapa de desarrollo equivalente a la de un embrión humano en el día 12 tiene todos los compartimentos típicos de esta etapa. La esfera superior contiene la parte que se convertirá en el propio embrión, cubierta por el amnios; la esfera inferior es el saco vitelino; la interfaz entre ellos es una característica estructural crítica del desarrollo embrionario humano. Las dos esferas están encapsuladas por una capa celular que se convertirá en la placenta. Foto: Instituto Weizmann“Es fundamental mezclar los tipos correctos de células desde el principio, que sólo pueden derivarse de células madre ingenuas que no tienen restricciones de desarrollo. Una vez que hacés eso, el modelo similar a un embrión dice: ‘¡Vamos!’”, agrega el científico.

Las estructuras similares a embriones basadas en células madre se desarrollaron entonces normalmente fuera del útero durante 8 días, alcanzando una etapa de desarrollo equivalente al día 14 en el desarrollo embrionario humano. Ese es el punto en el que los embriones naturales adquieren las estructuras internas que les permiten pasar a una siguiente etapa.

“Cuando los investigadores compararon la organización interna de sus modelos de embriones derivados de células madre con ilustraciones y secciones de anatomía microscópica en atlas de embriología clásica de la década de 1960, encontraron una semejanza estructural entre los modelos y los embriones humanos naturales en la etapa correspondiente”, dice la comunicación del Weizmann.

Valor práctico

El trabajo tiene un valor clave para echar luz sobre los primeros días de desarrollo de un embrión, en los que tienen lugar los pasos más sofisticados del crecimiento humano. Entre esas posibles iluminaciones aparecen una mayor comprensión de la fertilidad y la fecundidad.

«Muchos fracasos del embarazo ocurren en las primeras semanas, a menudo antes de que la mujer sepa que está embarazada. Ahí también se originan muchos defectos congénitos, aunque tienden a descubrirse mucho más tarde. Nuestros modelos se pueden utilizar para revelar las señales bioquímicas y mecánicas que garantizan un desarrollo adecuado en esta etapa temprana, y las formas en que ese desarrollo puede salir mal”, dice Hanna.

De hecho, el estudio ya ha producido un hallazgo que puede abrir una nueva dirección en la investigación sobre el fracaso temprano del embarazo. Los investigadores descubrieron que si el embrión no está envuelto por células formadoras de placenta de la manera correcta en el día 3 del protocolo (correspondiente al día 10 en el desarrollo embrionario natural), sus estructuras internas, como el saco vitelino, no logran desarrollarse adecuadamente.

Volviendo a la compulsa entre investigadores, la diferencia entre un estudio y otro (lo que uno tiene que al otro le faltaría) podría ser clave a los fines prácticos. Según Hanna, “un embrión no es estático. Debe tener las células adecuadas en la organización adecuada y debe poder progresar; se trata de ser y llegar a ser. Nuestros modelos completos de embriones ayudarán a los investigadores a abordar las preguntas más básicas sobre qué determina su crecimiento adecuado».

Según el Weizmann, “este enfoque ético para descubrir los misterios de las primeras etapas del desarrollo embrionario podría abrir numerosos caminos de investigación. Podría ayudar a revelar las causas de muchos defectos congénitos y tipos de infertilidad. También podría conducir a nuevas tecnologías para el cultivo de tejidos y órganos para trasplantes. Y podría ofrecer una solución para experimentos que no se pueden realizar con embriones vivos (por ejemplo, determinar los efectos de la exposición a drogas u otras sustancias en el desarrollo fetal)”.

PS

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