Amparo Tolosa, Genotipia
Dos estudios publicados en Nature proporcionan un nuevo modelo para estudiar el desarrollo humano temprano. A partir de células madre pluripotentes o de la reprogramación de fibroblastos los investigadores han conseguido inducir la reorganización de las células en estructuras similares a los blastocistos humanos que, sin ser embriones reales, reproducen algunas de las características de las primeras etapas embrionarias.
Una de las primeras etapas del desarrollo es la formación del blastocisto, una estructura esférica que consta de diferentes tipos celulares que darán lugar al embrión, la placenta y otros tejidos. Si bien los diferentes pasos de este proceso se conocen a grandes rasgos, la investigación en detalle de lo que ocurre en las diferentes estructuras embrionarias humanas y sus efectos en estadios posteriores ha estado limitada en gran medida por la disponibilidad de modelos de estudio adecuados. Hasta el momento, dependía de la donación de blastocistos humanos obtenidos tras la fecundación in vitro, estrategia con diferentes retos técnicos y éticos.
Recientemente, se habían conseguido obtener estructuras similares a los blastocistos, denominadas blastoides, a partir de células madre de ratón, que han favorecido el estudio del desarrollo temprano en esta especie.
Ahora, dos estudios publicados en Nature presentan la obtención de blastoides humanos como una herramienta para mejorar el conocimiento sobre los primeros pasos del desarrollo humano. Dos equipos dirigidos por investigadores de la Universidad Monash de Australia y la Universidad de Texas Southwestern han conseguido mejorar aproximaciones las técnicas y de cultivo disponibles hasta el momento y generar blastoides humanos a partir de células madre humanas de diferente origen con los que es posible estudiar lo que ocurre en los primeros días tras la fecundación.
Origen celular diferente, pero características similares en los blastoides humanos
El equipo de la Universidad Monash ha obtenido blastoides a partir de células madre embrionarias humanas y células madre pluripotentes, derivadas de células adultas. Por otra parte, el equipo de la Universidad de Texas Southwestern ha generado blastoides a partir de células madre reprogramadas a partir de fibroblastos de la piel.
En ambos casos, los blastoides recapitulan características propias de los blastocistos humanos. Presentaban un tamaño, forma y número de células similar y se organizan según una estructura esférica, cavidad y formación de masa celular interna características. Además, los datos de expresión génica confirman la identidad de los diferentes tipos celulares.
Utilidad de los blastoides en la investigación
Los blastoides ya han empezado a proporcionar información relevante sobre el desarrollo humano. Dirigidos por Gary C Hon y Jun Wu, los investigadores de la Universidad de Texas Southwestern han encontrado que algunos miembros de la familia de la proteína kinasa C, que interviene en el ensamblaje y mantenimiento de ciertas uniones entre las células, regulan la formación de la cavidad de los blastoides humanos.
“Estudiar el desarrollo humano es muy difícil, especialmente en estos estadios”, ha señalado Wu en la rueda de prensa de presentación de los trabajos. “La información que hemos aprendido está basada en la utilización de embriones humanos, algo a lo que solo pueden acceder algunos laboratorios privilegiados. Nuestro modelo puede abrir un camino en este campo, que permita que cualquier laboratorio pueda generar un modelo donde probar sus hipótesis sin utilizar embriones humanos”. El investigador también destaca que, puesto que los blastoides se pueden producir en gran cantidad, se podrá realizar rastreos con múltiples agentes químicos o toxinas que puedan afectar al desarrollo humano durante las primeras etapas. Igualmente, se podrían realizar análisis genéticos para ver qué genes están interviniendo. Y, además, los blastoides podrían proporcionar una vía para estudiar in vitro la implantación del embrión, proceso para el que en estos momentos no se dispone de estrategia de investigación.
Un modelo adecuado, pero con limitaciones
El desarrollo de blastoides ofrece un entorno tridimensional en el que estudiar el desarrollo temprano humano muy similar al de los embriones reales. Sin embargo, también ofrece algunas limitaciones como por ejemplo el hecho de que el proceso de obtención es largo y los blastoides no se producen de forma sincronizada o que hay variaciones en la eficiencia de producción según la línea celular o condiciones iniciales. “El modelo representado por los blastoides no es perfecto”, destaca Jun Wu. “Hay mucho que no sabemos sobre el desarrollo humano temprano. El modelo de blastoides nos proporciona parte de esa información, pero no toda. Como ocurre en el caso de ratones, los blastoides no son equivalentes a blastocistos”.
No son embriones humanos, pero ¿pueden plantear cuestiones éticas?
Los blastoides no son embriones. Los investigadores responsables de ambos estudios se mantienen firmes en esa consideración sobre el estatus de los blastoides humanos. Amander Clark, investigadora de la Universidad de California Los Angeles, quien ha participado en uno de los estudios, ha destacado que los blastoides son estructuras de células humanas similares a embriones, que ciertamente se parecen a los blastocistos y muestran algunas de sus características, pero que no pueden considerarse blastocistos. De hecho, siguiendo la normativa actual, deben dejar de cultivarse antes de que se forme la línea primitiva, que marca el inicio de la gastrulación. “Mucho antes de que se forme el sistema nervioso”, señala Clark.
Jun Wu los define como “una colección de células que experimentan los primeros pasos de la embriogénesis”. “Son un buen modelo que puede contribuir a sobrepasar algunos de los problema de la investigación actual”, indica el investigador.
De forma similar José Polo, investigador en el Departamento de Anatomía y Biología del Desarrollo de la Universidad Monash de Australia y director de uno de los estudios, señala que “las diferencias moleculares y el potencial funcional de los blastoides nos indican que no deberían ser considerados equivalentes a blastocistos, aunque sí son un sistema muy bueno para modelar algunos aspectos de la biología de los blastocistos”.
Dado que los dos tipos de blastoides humanos presentados en los estudios pueden ser obtenidos a partir de células somáticas adultas y no requieren la destrucción de embriones humanos reales, los investigadores anticipan que su uso tendrá una mayor aceptación como modelo de estudio. Además, los investigadores no contemplan utilizar esta estrategia para generar embriones que puedan ser implantados.
No obstante, tal y como destacan Yi Zheng y Jianping Fu, del Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universidad de Michigan en un comentario que acompaña la publicación de los artículos, el desarrollo de los blastocistos se podría considerar un paso hacia la ingeniería de embriones humanos. Zheng y Fu señalan que el continuo desarrollo de modelos de estudio de embriones humanos requiere de una conversación pública sobre la relevancia científica de este tipo de investigaciones y los aspectos sociales y éticos que puede plantear.
Referencias:
Liu X, et al. Modelling human blastocysts by reprogramming fibroblasts into iBlastoids. Nature. 2021. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03372-y
Yu L, et al. Blastocyst-like structures generated from human pluripotent stem cells. 2021. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-021-03356-y
Zheng Y y Fu J. First complete model of the human embryo. https://doi.org/10.1038/d41586-021-00581-3
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