En su primera semana, un óvulo humano fertilizado se convierte en una bola hueca de 200 células y luego se implanta en la pared del útero. Durante las próximas tres semanas, se divide en los distintos tejidos del cuerpo humano.
Y esas pocas semanas cruciales siguen siendo, en su mayor parte, una caja negra.
“Conocemos los conceptos básicos, pero los detalles muy finos simplemente no los conocemos”, dijo Jacob Hanna, biólogo del desarrollo del Instituto de Ciencias Weizmann en Israel.
El Dr. Hanna y varios otros biólogos están tratando de descubrir esos detalles creando modelos de embriones humanos en el laboratorio. Están persuadiendo a las células madre para que se organicen en grupos que tomen algunas de las características cruciales de los embriones reales.
Este mes, El equipo del Dr. Hanna en Israelasí como grupos en Bretañael Estados Unidos y Porcelana, todos publicaron informes sobre estos experimentos. Los estudios, aunque aún no se han publicado en revistas científicas, han atraído un gran interés por parte de otros científicos, que han esperado durante años que tales avances finalmente puedan arrojar luz sobre algunos de los misterios del desarrollo humano temprano.
Los especialistas en ética han advertido durante mucho tiempo que el advenimiento de los modelos de embriones complicaría aún más la ya complicada regulación de esta investigación. Pero los científicos detrás del nuevo trabajo se apresuraron a enfatizar que no habían creado embriones reales y que sus grupos de células madre nunca podrían dar lugar a un ser humano.
“Nuestros objetivos nunca tienen el propósito de la reproducción humana”, dijo Tianqing Li, biólogo del desarrollo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Kunming en China, quien dirigió uno de los nuevos estudios.
En cambio, el Dr. Li y sus compañeros científicos esperan que los modelos de embriones conduzcan a nuevos tratamientos para la infertilidad e incluso enfermedades como el cáncer.
“Lo hacemos para salvar vidas, no para crearlas”, dijo Magdalena Zernicka-Goetz, bióloga del desarrollo de la Universidad de Cambridge y el Instituto de Tecnología de California, quien dirigió otro esfuerzo.
Durante décadas, los únicos embriones humanos que los biólogos del desarrollo podían estudiar eran especímenes recolectados de abortos o abortos espontáneos. Como resultado, los científicos se quedaron con preguntas profundas sobre el comienzo del desarrollo humano. El treinta por ciento de los embarazos fallan en la primera semana y otro 30 por ciento fallan durante la implantación. Los investigadores no saben cómo explicar por qué la mayoría de los embriones no sobreviven.
Después del desarrollo de la fertilización in vitro en la década de 1970, los científicos comenzaron a estudiar los embriones donados por las clínicas de fertilidad. Algunos países prohibieron la investigación, mientras que otros permitieron que continuara, típicamente con un límite de 14 días. Para entonces, el embrión humano empieza a adquirir algunas de sus características clave. una estructura denominada rasgo primitivopor ejemplo, organiza la disposición de pies a cabeza que llevará el cuerpo.
Durante años, la regla de los 14 días fue discutible porque nadie podía mantener vivos a los embriones más de unos pocos días después de la fertilización. Las cosas se complicaron más en 2016, cuando el grupo de la Dra. Zernicka-Goetz y otro equipo lograron mantener vivos los embriones. cerca de la marca de 14 días. Los embriones no sobrevivieron más porque los científicos los destruyeron.
El logro ha llevado a los científicos a debate la posibilidad de permitir que los embriones crezcan más allá de los 14 días. Pero incluso si esos experimentos se legalizaran, seguirían siendo difíciles de llevar a cabo porque el suministro de embriones donados es escaso.
En los últimos años, los investigadores han estado buscando una forma más fácil de estudiar embriones: haciendo modelos de ellos en el laboratorio. Los científicos han aprovechado el hecho de que las células madre, en las condiciones ambientales adecuadas, pueden convertirse en nuevos tipos de tejidos.
Los adultos tienen células madre en solo unas pocas partes del cuerpo. en la piel, por ejemplo, las células madre producen una gama de nuevas células que curan heridas. En embriones tempranos, por otro lado, todas las células tienen el potencial de convertirse en una amplia variedad de tejidos.
El año pasado, Equipo de la Dra. Zernicka-Goetz y El equipo de la Dra. Hanna usó células madre embrionarias de ratones para hacer modelos de embriones. Desde entonces, ellos y otros científicos han intentado hacer lo mismo con las células madre embrionarias humanas.
Cada equipo ha utilizado un método diferente, pero todos aprovechan la misma biología subyacente. Para cuando un embrión humano se implanta en el útero, sus células han comenzado a divergir en diferentes tipos. Un tipo de célula seguirá produciendo las células del cuerpo. Los otros tipos producirán tejidos que rodean al embrión durante el desarrollo, como la placenta. Estos tipos de células envían señales moleculares entre sí que son esenciales para su desarrollo.
Los investigadores persuadieron a las células madre para que imitaran algunos de estos tipos de células y luego las mezclaron. Las células se juntaron y se organizaron espontáneamente en grupos. Las células destinadas a convertirse en el embrión se amontonaron en el medio, mientras que los otros tipos migraron hacia el exterior.
A medida que las células se comunicaban entre sí, se dividían y formaban nuevas estructuras que parecían partes de embriones. El Dr. Mo Ebrahimkhani, biólogo del desarrollo de la Universidad de Pittsburgh, y sus colegas observaron la formación de un saco vitelino en su experimento, por ejemplo. Fuera del saco vitelino, incluso observaron el desarrollo de progenitores de células sanguíneas.
La Dra. Zernicka-Goetz y sus colegas también observaron el desarrollo de células que se parecían a los precursores de los óvulos y los espermatozoides.
“Fue absolutamente emocionante”, dijo la Dra. Zernicka-Goetz. «A veces es difícil creer que estas células madre se están convirtiendo en estas estructuras».
Si los científicos pueden crear modelos de embriones cercanos y confiables, podrán realizar experimentos a gran escala para probar las posibles causas de las fallas en el embarazo, como infecciones virales y mutaciones genéticas.
Los modelos también podrían conducir a otros avances médicos, señaló Insoo Hyun, miembro del Centro de Bioética de la Facultad de Medicina de Harvard que no participó en los nuevos estudios.
“Una vez que tenga los modelos de embriones en su lugar y pueda confiar en ellos, esa puede ser una forma interesante de evaluar los medicamentos que toman las mujeres cuando están embarazadas”, dijo. “Eso sería un enorme beneficio”.
El Dr. Hanna y el Dr. Ebrahimkhani también vieron la posibilidad de utilizar modelos de embriones como una nueva forma de tratamiento con células madre para enfermedades como el cáncer.
En los trasplantes de células madre convencionales, los médicos extraen células madre sanguíneas de la médula ósea antes de destruir las células cancerosas con radiación o quimioterapia. Luego devuelven las células sanas al cuerpo.
Desafortunadamente, este método no tiene un alto tasa de éxito. Algunos investigadores han sugerido que las formas anteriores de células madre tendrían más probabilidades de curar a los pacientes.
Los modelos de embriones podrían hacer posible que los médicos retrocedan en el tiempo. Los investigadores tomarían células de la piel de un paciente y las rociarían con productos químicos para ponerlas en un estado similar al de las células madre. Con otros baños químicos, esas células madre podrían convertirse en un modelo de embrión, que a su vez podría convertirse en las primeras células sanguíneas que el paciente necesita después de un trasplante.
Alysson Muotri, bióloga del desarrollo de la Universidad de California en San Diego que no participó en los nuevos estudios, advirtió que los nuevos estudios demostraron solo un paso preliminar. Por un lado, aunque las técnicas a veces daban como resultado agrupaciones similares a embriones, a menudo fallaban.
“El trabajo se encuentra en etapas muy tempranas y los métodos actuales están lejos de ser confiables”, dijo el Dr. Muotri.
