Investigadores crean un embrión con células madre de ratón con cerebro y un corazón que late

Investigadores de la Universidad de Cambridge han creado embriones a partir de células madre de ratón que tienen un cerebro, un corazón que late además de los cimientos de los demás órganos del cuerpo. Un modelo que supone una nueva vía para recrear las primeras etapas de la vida.

Este equipo, dirigido por la profesora Magdalena Zernicka-Goetz, desarrolló el modelo de embrión sin óvulos ni espermatozoides. Utilizaron células madre, las células maestras que pueden convertirse en casi cualquier tipo de célula.

Imitaron, así, 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.

Entonces, 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.

A diferencia de otros embriones de laboratorio, estos modelos lograron que todo el cerebro -incluida la parte anterior- comenzara a desarrollarse, lo que no se había conseguido nunca.

"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.

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.

El equipo cree que sus resultados, que se publican este jueves en la revista Nature, podrían ayudar a los investigadores 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.Para que un embrión humano se desarrolle con éxito debe haber "diálogo" entre los tejidos que lo formarán y los que lo conectarán con la madre.

En la primera semana tras la fecundación se desarrollan tres tipos de células madre: una acabará convirtiéndose en los tejidos del cuerpo, y las otras dos apoyan el desarrollo del embrión. 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.

Por eso, durante la última década, el grupo de la profesora Zernicka-Goetz en Cambridge ha estudiado estas primeras etapas del embarazo, con ánimo de entender por qué algunos embarazos fracasan. "El modelo de embrión 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.

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.

Además, 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