Científicos de la Universidad de Cambridge han creado embriones sin óvulos ni espermatozoides sino a partir de células madre de ratón. Imitando los procesos naturales en el laboratorio, el equipo - dirigido por la profesora Magdalena Zernicka-Goetz - desarrolló el primer modelo de embrión sintético con un cerebro, un corazón que late y los cimientos de los demás órganos del cuerpo.

A diferencia de otros embriones de laboratorio, estos modelos lograron que todo el cerebro -incluida la parte anterior- comenzara a desarrollarse, algo no se había conseguido nunca. Esto supone una nueva vía para recrear las primeras etapas de la vida, un hecho que ayudaría a entender por qué algunos embriones fracasan mientras que otros prosperan en un embarazo sano. Además, los resultados podrían utilizarse para guiar la reparación y el desarrollo de órganos humanos 'sintéticos' para trasplantes.

"Nuestro modelo de embrión de ratón no solo desarrolla un cerebro, sino también un corazón que late y todos los componentes que conforman el cuerpo. Es increíble que hayamos llegado tan lejos. Este ha sido el suelo de nuestra comunidad durante años y el principal objetivo de nuestro trabajo durante una década", subraya Zernicka-Goetz, catedrática de Desarrollo de Mamíferos y Biología de Células Madre, en declaraciones recogidas por la citada universidad.

Proceso de obtención de los primeros embriones sintéticos con cerebro

Según explican en el citado artículo, las células madre pueden convertirse en casi cualquier tipo de célula. Así, los expertos imitaron los procesos naturales en el laboratorio guiando los tres tipos de células madre que participan en el desarrollo temprano de los mamíferos hasta el momento en que empiezan a interactuar. Al inducir la expresión de un conjunto concreto de genes y crear un entorno único para sus interacciones, lograron que las células madre "hablaran" entre sí.

Esto provocó que las células madre se autoorganizaron en estructuras que progresaron a través de las sucesivas etapas de desarrollo hasta crear corazones que latían, las bases del cerebro, y el saco vitelino, donde el embrión se desarrolla y obtiene los nutrientes en sus primeras semanas. Muchos embarazos fracasan en el momento en que los tres tipos de células madre comienzan a enviar señales mecánicas y químicas entre sí, para indicar al embrión cómo desarrollarse correctamente.

Durante la última década, el grupo de Cambridge ha estudiado estas primeras etapas del embarazo, con ánimo de entender por qué algunos embarazos fracasan y otros tienen éxito. "El modelo deembrión de células madre es importante porque nos da accesibilidad 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", explica Zernicka-Goetz.

Para guiar el desarrollo de su embrión de laboratorio, los investigadores juntaron células madre cultivadas de cada uno de los tres tipos de tejido en las proporciones y en el entorno adecuado para promover su crecimiento y comunicación entre sí. Descubrieron que las células extraembrionarias envían señales químicas a las células embrionarias, pero también mecánicas, o a través del tacto, guiando el desarrollo del embrión.

Un gran avance del estudio, como se ha señalado anteriormente, es la capacidad de generar todo el cerebro, en particular la parte anterior, que hasta ahora ha sido uno de los principales escollos en el desarrollo de embriones sintéticos. En el sistema de Zernicka-Goetz esto ha funcionado gracias a las señales de uno de los tejidos extraembrionarios, un factor quenecesita la parte anterior del cerebro para poder desarrollarse.

Estudian desarrollar modelos de embriones humanos similares

"Esto abre nuevas posibilidades para estudiar los mecanismos del neurodesarrollo en un modelo experimental", defiende Zernicka-Goetz. Aunque la investigación actual se hizo en modelos de ratón, los investigadores están desarrollando modelos humanos similares con el potencial de dirigirse a la generación de tipos de órganos específicos para comprender los mecanismos que subyacen a procesos cruciales que no se pueden estudiar en embriones reales.

En la actualidad, la legislación británica solo permite estudiar embriones humanos en el laboratorio hasta el 14.º día de desarrollo. Si en el futuro los métodos desarrollados por este equipo funcionan con células madre humanas, también podrían utilizarse para guiar el desarrollo de órganos de laboratorio para pacientes que esperan trasplantes.

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