Investigadores del Instituto de Ciencias Weizmann (Israel) han creado embriones de ratón sintéticos sin usar esperma ni óvulo tras cultivarlos en un útero artificial durante ocho días, lo que abre una puerta a la posible creación de órganos de reemplazo para los humanos.
«El objetivo no es crear ratones o bebés fuera del útero, sino impulsar la comprensión de cómo se desarrollan los órganos en los embriones y utilizar ese conocimiento para desarrollar nuevas formas de curar a las personas», afirman los investigadores.
A partir de un grupo de células madre embrionarias, los científicos crearon embriones sintéticos que se parecían mucho a los embriones de ratón reales, con corazones latiendo, circulación sanguínea, tejido cerebral doblado y tractos intestinales. Los embriones de ratón crecieron en un útero artificial y dejaron de desarrollarse después de ocho días, aproximadamente un tercio del embarazo de un ratón.
El avance, que lleva una década en desarrollo, llega en un campo repleto de esfuerzos para desarrollar modelos de embriones a partir de células humanas y de ratón. Los científicos pueden usar tales modelos para observar las primeras etapas del desarrollo embrionario y estudiar cómo se forman los órganos.
La investigación, publicada el lunes en la revista ‘Cell’, está lejos de hacer crecer un ratón, y mucho menos un ser humano, fuera del útero. Aunque los embriones de ratón sintéticos se parecían mucho a los embriones de ratón naturales, no eran exactamente iguales y no se implantaron ni resultaron en embarazos en ratones reales.
«El embrión es la mejor máquina para hacer órganos y la mejor bioimpresora 3D: intentamos emular lo que hace», ha señalado el jefe del equipo de investigación, el profesor Jacob Hanna, del Departamento de Genética Molecular del Instituto Rehovot.
¿Qué significa esto para el futuro?
El método abre nuevos horizontes para estudiar cómo las células madre forman varios órganos en el embrión en desarrollo y algún día puede hacer posible hacer crecer tejidos y órganos para trasplante utilizando modelos de embriones sintéticos.
El equipo de Hanna se basó en dos avances anteriores en su laboratorio. Uno fue un método eficiente para reprogramar las células madre a su etapa más temprana, cuando tienen el mayor potencial para especializarse en diferentes tipos de células.
El otro, descrito en un artículo científico en ‘Nature’ en marzo de 2021, era el dispositivo controlado electrónicamente que el equipo había desarrollado durante siete años de ensayo y error para cultivar embriones de ratón naturales fuera del útero.
El dispositivo mantiene los embriones bañados en una solución nutritiva dentro de vasos de precipitados que se mueven continuamente, simulando la forma en que los nutrientes son suministrados por el flujo sanguíneo material a la placenta, y controla de cerca el intercambio de oxígeno y la presión atmosférica.
En la investigación anterior, el equipo había utilizado con éxito este dispositivo para cultivar embriones naturales de ratón desde el quinto día hasta el día 11.
En el nuevo estudio, el equipo se propuso cultivar un modelo de embrión sintético únicamente a partir de células madre de ratón ingenuas que se habían cultivado durante años en una placa de Petri, sin comenzar con un óvulo fertilizado.
«Este enfoque es extremadamente valioso porque podría, en gran medida, eludir las cuestiones técnicas y éticas relacionadas con el uso de embriones naturales en la investigación y la biotecnología», apuntan los investigadores.
Incluso en el caso de los ratones, ciertos experimentos son actualmente inviables porque requerirían miles de embriones, mientras que el acceso a modelos derivados de células embrionarias de ratón, que crecen en incubadoras de laboratorio por millones, es prácticamente ilimitado.
Los modelos sintéticos se desarrollaron normalmente hasta el día 8,5, casi la mitad de la gestación de 20 días del ratón, momento en el que se habían formado todos los primeros órganos, incluyendo un corazón palpitante, circulación de células madre sanguíneas y un cerebro con pliegues bien formados, un tubo neural y un tracto intestinal.
En comparación con los embriones naturales de ratón, los modelos sintéticos mostraron una similitud del 95 por ciento, tanto en la forma de las estructuras internas como en los patrones de expresión génica de diferentes tipos de células. Los órganos vistos en los modelos daban todas las indicaciones de ser funcionales.
Para Hanna y otros investigadores de células madre y desarrollo embrionario, el estudio presenta una nueva plataforma. «Nuestro próximo desafío es entender cómo las células madre saben qué hacer, cómo se forman en los órganos y encuentran su camino a los puntos asignados dentro de un embrión», explica.
«Y debido a que nuestro sistema, a diferencia de un útero, es transparente, puede resultar útil para modelar los defectos de nacimiento e implantación de embriones humanos», ha añadido.
Los modelos de embriones sintéticos no solo minimizan el uso de animales en la investigación, sino que también podrían convertirse en una fuente fiable de células, tejidos y órganos para el trasplante.
«En lugar de desarrollar un protocolo diferente para cultivar cada tipo de célula, por ejemplo, las del riñón o el hígado, es posible que algún día podamos crear un modelo sintético similar a un embrión y luego aislar las células que necesitamos», finaliza el autor.
