Investigadores de la Universidad de Rockefeller han conseguido reproducir, por primera vez, uno de los primeros eventos en el desarrollo embrionario humano: el proceso de implantación, en el que el blastocisto, o conjunto de células que darán lugar a las estructuras extraembrionarias y al embrión propiamente dicho, se adhieren a la pared uterina, donde empieza a tomar forma el embrión. Este importante logro científico ha permitido hacer un seguimiento y saber cómo se comportan las células de los embriones humanos durante los primeros días de desarrollo.
Marcadores moleculares delinean los diferentes tipos celulares en un embrión humano 12 días después de la fecundación. El epiblasto, por ejemplo, se muestra en verde. Imagen: Universidad de Rockefeller.
Hasta el momento, los mecanismos moleculares que tienen lugar tras la implantación del embrión en el útero materno, era poco conocidos en detalle, debido en parte a las limitaciones técnicas de su estudio. Sin embargo, gracias a trabajos previos en ratón, los investigadores han podido determinar qué factores químicos son necesarios en el medio de cultivo para mantener los blastocistos humanos viables, así como proporcionar una superficie adecuada para que se adhieran a ella y prosigan el desarrollo.
El seguimiento de los embriones cultivados en laboratorio por este nuevo método ha permitido obtener información muy valiosa sobre cómo es el desarrollo embrionario humano durante los primeros días. En primer lugar, los investigadores observaron la existencia de una auto-organización en las células del embrión, ajena a las influencias externas. “Habíamos visto auto-organización utilizando este sistema en el embrión de ratón, y también en células madre embrionarias humanas, pero no anticipamos que veríamos auto-organización en el contexto de un embrión humano completo,” indica Ali Brivanlou, director del Laboratorio de Biología de las Células Madre y Embriología Molecular en la Universidad Rockefeller e investigador senior del trabajo. “Increíblemente, al menos hasta los primeros 12 días, el desarrollo ocurrió de forma normal en nuestro sistema, en completa ausencia de señales de la madre.” Los embriones muestran hitos clave del desarrollo embrionario normal, como la expansión de las células que darán lugar al embrión, la separación de los diferentes linajes celulares, la formación del saco embrionario y la de las células del trofoblasto necesarias para la nutrición e implantación del embrión.
Además, el equipo observó diferencias inesperadas entre los resultados obtenidos previamente en ratón y los encontrados en los embriones humanos. Firmas moleculares específicas de la especie humana fueron encontradas en los linajes celulares, así como en la arquitectura y los tiempos en los que se producen determinados procesos. Esto indica que a pesar de la utilidad de los modelos animales, en ocasiones, la única forma de estudiar un proceso en humanos es abordar su estudio directo. “Vamos a dar un paso hacia atrás hasta el primer día y avanzar sistemáticamente hacia adelante,” indica Brivanlou. “Nos gustaría conseguir la firma molecular completa, y entonces continuar con cómo se comunican las células unas cono tras para saber en qué tipo celular deben convertirse.”
Seis días después de la fecundación diferentes tipos celulares conforman el blastocisto. Los límites celulares se muestran en blanco, las células de la masa interna de las que deriva el embrión se muestran en verde, y las células del trofoblasto que dan lugar a los tejidos extraembrionarios se muestran en magenta. Imagen: Universidad de Rockefeller.
Los resultados del trabajo tienen relevancia a nivel clínico en dos aspectos. Por una parte el estudio del proceso de implantación y de los eventos que tienen lugar tras él podrían proporcionar información vital de por qué se producen abortos en las fases tempranas del embarazo. Igualmente, los datos obtenidos serán de gran utilidad para el diseño de protocolos de diferenciación de células madre embrionarias humanas en tipos celulares específicos, paso crítico para llevar a cabo modelos celulares de enfermedades humanas y para las terapias celulares. “Para que esta aproximación sea efectiva tenemos que entender de dónde vienen estas células y qué decisiones han tomado y están a punto de tomar a nivel molecular,” indica Gist Croft, investigador del equipo. “Únicamente con ese conocimiento, específico de las células humanas, podemos controlar su capacidad para convertirse en tipos celulares útiles para el rastreo de fármacos o el trasplante.”
Los embriones del estudio fueron generados a partir de líneas de células madre humanas derivadas de embriones de 4-5 días donados por clínicas de fertilidad. Siguiendo las recomendaciones bioéticas internacionales y dentro de los límites legales, los investigadores finalizaron los experimentos 14 días tras la fecundación, antes de la formación de la línea primitiva y subsecuente generación del eje antero posterior del embrión. La formación de la línea primitiva, además, supone el momento inicial en el que la individualidad del embrión es establecida, puesto que más allá de este punto los embriones no se pueden dividir en dos o fusionar. Así, el estudio se mantenía dentro de la denominada regla de los 14 días, barrera establecida durante décadas para limitar y regular la investigación en embriones humanos.
En paralelo al artículo, publicado en Nature, un comentario plantea la necesidad de considerar de nuevo la regla de los 14 días. Una de las razones por las que esta regla se había mantenido durante tanto tiempo era la dificultad técnica que suponía cultivar embriones humanos. Ahora que esta limitación se ha sobrepasado, los autores del comentario indican que deberían evaluarse de nuevo los pros y los contras de este tipo de investigación y determinar cómo se pueden aplicar las recomendaciones bioéticas a cada tipo de investigación con embriones humanos. En este aspecto, consideran que revisar la regla de los 14 días de modo que se pueda apoyar la investigación y se tenga en consideración las variadas preocupaciones morales, podría permitir a los investigadores modelar aspectos adicionales del desarrollo temprano, y potencialmente arrojar luz sobre los desórdenes que resultan en interrupciones tempranas de embarazo o defectos congénitos.
“Ahora que es posible cultivar embriones humanos hasta el límite de los 14 días, y quizás más allá, es buen momento para que la comunidad científica eduque al público sobre los potenciales beneficios y trabajen con las agencias reguladoras en un consenso ético para guiar esta importante investigación,” señala Amy Wilkerson, Vicepresidenta asociada de Apoyo a la Investigación de la Universidad Rockefeller.
Referencias:
Deglincerti A, et al. Self-organization of the in vitro attached human embryo. Nature. 2016. Doi: 10.1038/nature17948
Hyun I, et al. Embryology policy: Revisit the 14-day rule. Natur 2016. Doi: 10.1038/533169a
Fuente:
New method allows first look at key stage of human development, embryo implantation.http://newswire.rockefeller.edu/2016/05/04/new-method-allows-first-look-at-key-stage-of-human-development-embryo-implantation/
