Embriones creados sin óvulos y espermatozoides ni útero: una puerta hacia la revolución en trasplante de tejidos y órganos

¿Y si en el futuro se pudieran crear tejidos y órganos, que sirvan para trasplantes humanos? Los últimos hallazgos en medicina reproductiva pueden ser la clave que los haga posibles y así se presentó el pasado sábado en el 10^th IVIRMA Congress, celebrado en Málaga.

¿Cómo es posible tener embriones artificiales?

Un equipo de investigadores, liderado por el Dr. Jacob Hanna, del Departamento de Genética Molecular del Weizmann Institute of Science, ha sido capaz de crear células sintéticas de ratón sin restricciones en el desarrollo. Con ello fueron capaces de descubrir un potencial de desarrollo embrionario y extraembrionario en plataformas que recreaban un útero controladas de forma electrónica, con lo que generaron embriones completos con órganos.

Como resultado obtuvieron un modelo de embrión sintético de ratón con células progenitoras o especializadas con un corazón que late, un cerebro con pliegues bien formados, un saco vitelino, un tubo neural, un tracto intestinal, una placenta y una circulación sanguínea incipiente. Y todo esto en solo ocho días de desarrollo, en comparación con los 20 de gestación que son necesarios en el caso de los ratones.

“El embrión es el punto de partida perfecto para generar órganos y la mejor bioimpresora en 3D, y eso es la clave para poder crear mecanismos que nos permitan hacer que las células madre se diferencien de las células especializadas del cuerpo o directamente formen órganos enteros. Esto ha sido muy complicado hasta ahora, y para lograrlo ha sido clave para ello liberar el potencial de autoorganización codificador de las células madre”, explica el Dr. Hanna, profesor asociado del Weizmann Institute of Science.

Similitud de un 95% con los embriones naturales

¿Cómo ha sido posible? El punto de partida fueron los avances conseguidos con anterioridad en su laboratorio, como la reprogramación de células madre para, posteriormente, devolverlas a la etapa más temprana. Para ello contaron, además, con un dispositivo que cumplía el papel del útero, con el fin de cultivar embriones de ratón (naturales, en esta investigación anterior) por medio del uso de una solución con nutrientes, en vasos en continuo movimiento. En este escenario se recreaba el proceso en que los nutrientes se distribuyen a lo largo del flujo sanguíneo hasta la placenta, manteniendo un estricto control sobre el intercambio de oxígeno y la presión atmosférica.

En este nuevo estudio, el equipo del Dr. Hanna se marcó el objetivo de cultivar un modelo de embrión sintético partiendo únicamente de células madre de ratón, cultivadas durante años previos en una placa de Petri, prescindiendo de la necesidad de partir de un óvulo fecundado.

Antes de la colocación de dichas células en el dispositivo fuera del ambiente uterino, estas fueron clasificadas en 3 grupos: uno en el que se dejaron tal cual y otros son pretratados para dar lugar a tejidos extraembrionarios. Al juntarlos en dicho dispositivo, un 0,5% de ellos crearon esferas que dieron lugar a estructuras similares a un embrión. A partir de esto, los investigadores vieron con claridad tanto la placenta como los sacos vitelinos que se estaban formando al margen de los embriones y el desarrollo del modelo sintético como en un embrión natural.

“Cuando se compararon con embriones naturales de ratón, los modelos sintéticos mostraron un 95% de similitud tanto en la forma de las estructuras internas como en los patrones de expresión génica de los distintos tipos celulares. Los órganos observados en los modelos daban todos los indicios de ser funcionales”, afirma el Dr. Hanna.

Avances con perspectiva futura en los trasplantes

El próximo objetivo fijado a largo plazo es analizar cómo las células madre crean diferentes órganos en el embrión que se está desarrollando, lo que permitirá ampliar horizontes en materia terapéutica con perspectiva de trasplante de órganos. Con esto, algún día, puede ser probable el cultivo de tejidos y órganos por medio del uso de modelos embrionarios sintéticos.

Pero, para ello, se hace necesaria la comprensión de los mecanismos de reprogramación y diferenciación, mediante la observación de las transformaciones de las células madre en los procesos de embriogénesis y organogénesis. Además de analizar el nivel de equivalencia de las células in vitro con las in vivo.

Claves para la investigación

Por otro lado, el proyecto del Dr. Hanna podría ser de ayuda para hacer más simple el debate ético en torno a la experimentación con embriones naturales y a minimizar las pruebas con animales en laboratorio. Y es que se podrían evitar problemas éticos y técnicos propios del uso de embriones naturales en la investigación y la biotecnología. En el caso de los ratones, ciertos experimentos son en la actualidad inviables porque precisan de miles de embriones. Por su parte, es ilimitado el acceso a modelos derivados de células embrionarias de ratón, las cuales crecen en incubadoras de laboratorio por millones.

El siguiente objetivo futuro

Posteriormente, el siguiente reto será el de comprender cómo las células madre saben qué hacer: cómo autocohesionan en los órganos y hallan el camino hacia su lugar designado dentro del embrión. Además, este sistema es transparente, mientras que el útero no. Esto puede resultar útil para minimizar imperfecciones de nacimiento e implantación de embriones humanos.

“En lugar de desarrollar un protocolo distinto para cultivar cada tipo de célula -por ejemplo, las del riñón o el hígado-, quizá algún día podamos crear un modelo sintético similar al embrión y luego aislar las células que necesitemos. No tendremos que dictar a los órganos emergentes cómo deben desarrollarse. El propio embrión lo hace mejor”, concluye el Dr. Hanna.