Primer ‘viaje’ al interior de un embrión en una de las etapas centrales de su desarrollo

El desarrollo embrionario supera una línea biológica a los 14 días. A partir de ese momento, comienza una de las etapas más importantes de la formación del embrión que asegura su individualización biológica. Hasta entonces, los embriones pueden dividirse en dos o fusionarse.

A partir de los 14 días comienza una de las etapas más importantes de la formación del embrión que asegura su individualización biológica

Este proceso se conoce como gastrulación y se extiende hasta el día 21. Durante esa semana se produce una explosión de diversidad de las células encaminadas a especializarse.

El embrión adopta la forma de un simple disco aplanado dando lugar a tres capas germinales con células progenitoras que pasarán a convertirse en los diversos tejidos y órganos que caracterizan al ser humano. Es en esta etapa cuando pueden producirse muchos abortos y anomalías congénitas.

Desde hace décadas se considera que esta tercera semana desde la fecundación, que precede a la formación de órganos, es el momento en el que un individuo se convierte en un ser y se marcan los primeros signos de desarrollo del sistema nervioso.

Sin embargo, debido a la rareza de estas muestras embrionarias tan tempranas, esta fase no se había podido estudiar directamente y solo se conocía en modelos experimentales. Un nuevo estudio, publicado hoy en la revista Nature, ofrece por primera vez una visión única del embrión formado de manera natural en el útero hasta esta crucial etapa del desarrollo humano.

“Nuestro estudio representa un eslabón perdido, por así decirlo, en nuestro conocimiento de la progresión desde el óvulo fecundado hacia los tipos de células más maduras del cuerpo”, comenta a SINC el autor principal, de la Universidad de Oxford, Shankar Srinivas.

Un embrión de 16 a 19 días

Los científicos de la Universidad de Oxford (Reino Unido), el Centro Helmholtz de Múnich-Centro Alemán de Investigación para la Salud Ambiental de Alemania y el Instituto de Epigenética y Células Madres de Cambridge analizaron un único embrión de entre 16 y 19 días después de la fecundación en el útero, donado éticamente a través del Human Developmental Biology Resource a la investigación tras una interrupción voluntaria del embarazo.

Es importante conocer este proceso para entender cómo llegamos a existir

Shankar Srinivas

En ese momento del desarrollo la mayoría de las gestantes no sabe que está embarazada, pero “en este caso, la persona lo sabía y decidió interrumpir el embarazo y dio su consentimiento para que la muestra se utilizara en la investigación, todo a tiempo para que pudiéramos obtenerla de manera temprana”, explica Srinivas. En esta fase, los embriones son muy pequeños (de poco más de un milímetro de largo) y muy difíciles de recoger.

Gracias a la secuenciación del ARN unicelular, el trabajo ha permitido proporcionar una descripción detallada de los tipos de células presentes que se desarrollan y diversifican a diferentes ritmos. Pero también se observó la actividad de los genes que expresan y cómo cambian a través del tiempo durante el proceso de la gastrulación, haciendo comparaciones con modelos experimentales in vitro que dieron resultados similares. “Es importante conocer este proceso para entender cómo llegamos a existir”, recalca Srinivas.

“El nuevo estudio proporciona una piedra de Rosetta para los biólogos del desarrollo. Al analizar un embrión humano excepcionalmente raro en una fase muy temprana del desarrollo, los resultados permiten a los investigadores traducir sus resultados de otros sistemas experimentales a un lenguaje común”, señala Peter Rugg-Gunn, jefe de grupo del programa de investigación epigenética del Instituto Babraham que no ha participado en este trabajo.

Esta información aporta nuevas pistas para entender por qué estos procesos a veces van mal durante el embarazo, lo que puede dar lugar a defectos de desarrollo en algunos bebés

Peter Rugg-Gunn

El estudio aporta nuevos e importantes conocimientos sobre cómo se forman y posicionan los primeros linajes en el embrión en desarrollo. “Esta información aporta nuevas pistas para entender por qué estos procesos a veces van mal durante el embarazo, lo que puede dar lugar a defectos de desarrollo en algunos bebés”, añade Rugg-Gunn.

Células sanguíneas ya en desarrollo

Tras comprobar que este embrión en concreto estaba correcto y morfológicamente intacto, los autores detectaron células germinales primordiales (células precursoras que dan lugar a óvulos o espermatozoides) –aunque no supieron especificar dónde–.

“También pudieron encontrar células del sistema sanguíneo [que fabricarán tanto los vasos como los glóbulos rojos y blancos] muy temprano”, indica Srinivas, que añade que estos resultados fueron comparados con modelos de ratón, lo que refuerza a este animal para la investigación.

A pesar de que solo pudieron analizar un embrión, “el proceso era muy parecido al de los ratones, lo que nos dio mucha seguridad”, explica Antonio Scialdone, coautor del trabajo e investigador en el centro alemán.

Además, descubrieron que la especificación celular del sistema nervioso aún no había comenzado en esta fase del desarrollo, cuando en el ratón ya había signos de ello.

Los autores descubrieron que la especificación celular del sistema nervioso aún no había comenzado en esta fase del desarrollo

“En esta investigación los científicos no observaron la especificación neuronal de las células durante el periodo de tiempo estudiado, lo que sugiere que se produce en un momento ligeramente posterior del desarrollo en comparación con otros organismos modelo”, apunta Darren Griffin, profesor de Genética en la Universidad de Kent, e investigador independiente.

“Es un periodo muy importante para estudiar, no solo para entender nuestros inicios, sino también para ayudar a desarrollar métodos que ayuden a los embriones a desarrollarse con normalidad”, concluye Robin Lovell-Badge del The Francis Crick Institute y científico independiente.

Un límite de 14 para embriones cultivados

En 1979 se estableció el límite de los 14 días para el cultivo de embriones humanos por el Consejo Asesor de Ética del Departamento de Salud, Educación y Bienestar de EE UU. Le siguió en 1984 el Comité Warnock de Reino Unido. El Panel de Investigación sobre Embriones Humanos de los Institutos Nacionales de Salud de EE UU lo hizo en 1994. Ahora, esa norma se extiende en al menos 12 países, incluida España.

Sin embargo, ante las peticiones de muchos grupos de investigadores, estas restricciones fueron suavizadas el pasado mes de mayo en la última revisión de las directrices de la Sociedad Internacional para la Investigación en Células Madre (ISSCR). Así, el cultivo in vitro de embriones humanos intactos pasó de ser una categoría de investigación prohibida a una permitida, siempre con una rigurosa supervisión y una aprobación de acuerdo a las leyes, insistiendo en que ningún otro método podría dar la misma información.

“Las directrices actualizadas de la ISSCR todavía tendrán que llegar a la legislación de varios países. Además, recomendaron una consulta pública, por lo que todavía puede pasar algún tiempo para que la investigación financiada con fondos públicos vaya más allá de los 14 días”, subraya Srinivas, para quien su estudio podría proporciona datos importantes al respecto.

Referencia:

Richard C.V. Tyser "Single-cell transcriptomic characterization of a gastrulating human embryo" Nature