Las células madre se organizan en embriones
El estudio de los ratones podría permitir métodos alternativos a los experimentos con animales a medio plazo
Investigadores de la Universidad de Bonn han desarrollado un método para generar complejos celulares similares a los de los embriones a partir de células madre de ratones. El método aporta nuevos conocimientos sobre el desarrollo embrionario. A medio plazo, también podría servir para desarrollar pruebas de sustancias que podrían ser perjudiciales para la fertilidad. El estudio se publica en la prestigiosa revista Nature Communications.
Embrión después de la autoorganización: Las células madre embrionarias pluripotentes de un ratón están coloreadas en verde, en las células coloreadas en rojo está activo el programa de placenta y en las células coloreadas en gris está activo el programa de membrana.
Jan Langkabel/Uni Bonn
Todavía no se conoce del todo cómo se desarrolla un ratón, un perro o un ser humano a partir de un óvulo fecundado. El óvulo es capaz de formar todo tipo de tejido en el organismo, ya sea hueso, piel, músculo o cerebro. Sus células hijas son genéticamente idénticas a ella, por lo que en principio deberían ser capaces de hacer lo mismo. Pero en estas células se activan muy pronto ciertos programas en el material genético que determinan de forma irreversible su curso de desarrollo.
Este proceso debe estar coordinado hasta el más mínimo detalle. Al fin y al cabo, sólo así se consigue que los ojos se formen en el lugar adecuado de la cara, mientras que otras células muy cercanas se convierten en el cartílago nasal. Pero, sorprendentemente, no hay un director de orquesta que lleve la batuta. "El desarrollo embrionario se basa en gran medida en la autoorganización", explica el Prof. Dr. Hubert Schorle, del Instituto de Patología de la Universidad de Bonn. "Cada célula libera sustancias mensajeras en su entorno y contribuye así a determinar el destino de sus vecinas". Es como si en una orquesta todos prestaran atención sólo a lo que tocan los músicos de su entorno. Y sin embargo, esto no daría lugar a una cacofonía, sino a la Novena Sinfonía de Beethoven.
Las líneas celulares modificadas se organizan por sí mismas
El estudio actual permite comprender mejor estos procesos coordinados con precisión. Los investigadores de Bonn lograron madurar células madre embrionarias (células ES) de ratones para convertirlas en el llamado embrión. Las células madre embrionarias son pluripotentes; a partir de ellas se pueden formar diferentes tipos de tejidos. Sin embargo, a diferencia de los óvulos fecundados omnipotentes, no son polifacéticas, por lo que no tienen todas las carreras abiertas. "Además del embrión propiamente dicho, del óvulo también salen la membrana que lo rodea y partes de la placenta", explica Schorle. "Las células ES, en cambio, no pueden formar estas estructuras de tejido fuera del embrión".
Sin embargo, parece que desempeñan un papel decisivo en el desarrollo embrionario: Si se estimula a las células madre embrionarias para que se dividan, simplemente se convierten en un grupo de células indiferenciadas. "Ahora hemos modificado genéticamente algunas de las células ES en nuestro estudio", explica Jan Langkabel, colega de Schorle. Éste realizó los principales experimentos del estudio junto con Arik Horne, del grupo de investigación del Prof. Dr. Joachim Schultze en el Centro Alemán de Enfermedades Neurodegenerativas (DZNE) y el Instituto LIMES de la Universidad de Bonn. "Algunas células ES pudieron entonces formar la membrana y otras la porción embrionaria de la placenta".
Cuando los investigadores juntaron estas dos líneas celulares modificadas con las células ES originales, observaron algo asombroso: las células de ratón se diferenciaron de forma finamente equilibrada, produciendo finalmente un complejo similar al embrión: un embrioide. "Esto se parecía a un embrión de ratón de 5 días", dice Horne. "La mezcla desordenada de los tres tipos de células había evolucionado, por tanto, hacia una estructura estrictamente ordenada, muy parecida a la que surge normalmente de un óvulo fecundado". Los estudios de su actividad genética confirmaron este hallazgo: Cada célula individual del embrión se comportaba de forma muy similar a su homóloga en un embrión real.
Los embriones podrían sustituir a los ensayos con animales
Ya era posible crear este tipo de embriones con anterioridad. Sin embargo, esto requería el uso de tres líneas celulares completamente diferentes, que se cultivaban por separado de forma estrictamente coordinada. Este enfoque es muy complejo y propenso a errores, a diferencia del nuevo método: "Trabajamos con un único cultivo", subraya Schorle, que, al igual que el profesor Schultze, es miembro del Área de Investigación Transdisciplinar (TRA) "Vida y Salud" de la Universidad de Bonn. "A continuación, activamos el programa de la placenta después de un tiempo determinado en una parte de las células y el programa de la membrana en otra parte. El resto ocurre entonces, por así decirlo, por sí mismo a través de la autoorganización".
El Prof. Schorle planea ahora crear tales embriones a partir de células ES de monos de forma muy similar. Estos embriones podrían utilizarse para pruebas de toxicidad, por ejemplo, para determinar si ciertas sustancias causan malformaciones en el útero. En la actualidad, esto depende de las pruebas con animales. "El uso de estos embriones podría sustituir al menos a algunos de ellos", señala el investigador. Ya está planeando un proyecto de cooperación con investigadores de la Universidad de Göttingen.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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