Los científicos descubren un "botón de pausa" en el desarrollo humano
Los resultados pueden tener implicaciones para las tecnologías reproductivas
Investigadores del Instituto Max Planck de Genética Molecular de Berlín (MPIMG) y del Instituto de Biotecnología Molecular (IMBA) de la Academia Austriaca de Ciencias de Viena han descubierto un posible "botón de pausa" en las primeras etapas del desarrollo humano. Hace tiempo que se debate si el ser humano puede controlar el momento de su desarrollo. El nuevo estudio sugiere que este "botón de pausa" también puede activarse en las células humanas. El hallazgo tiene importantes implicaciones para nuestra comprensión de los primeros años de la vida humana y puede mejorar las tecnologías reproductivas.
En algunos mamíferos, el momento del desarrollo embrionario, normalmente continuo, puede alterarse para mejorar las posibilidades de supervivencia tanto del embrión como de la madre. Este mecanismo de ralentización temporal del desarrollo, denominado diapausa embrionaria, suele producirse en la fase de blastocisto, justo antes de que el embrión se implante en el útero. Durante la diapausa, el embrión permanece flotando libremente y el embarazo se prolonga. Este estado de latencia puede mantenerse durante semanas o meses antes de que se reanude el desarrollo, cuando las condiciones son favorables. Aunque no todos los mamíferos utilizan esta estrategia reproductiva, la capacidad de pausar el desarrollo puede activarse experimentalmente. La cuestión de si las células humanas pueden responder a los desencadenantes de la diapausa seguía abierta.
Ahora, un estudio de los laboratorios de Aydan Bulut-Karslıoğlu, del Instituto Max Planck de Genética Molecular de Berlín, y Nicolas Rivron, del Instituto de Biotecnología Molecular (IMBA) de la Academia Austriaca de Ciencias de Viena, becario del ERC, ha identificado que los mecanismos moleculares que controlan la diapausa embrionaria también parecen ser accionables en células humanas. Sus resultados se publicaron el 26 de septiembre en la revista Cell.
Modelos derivados de células madre para estudiar la diapausa embrionaria en humanos
En su investigación, los científicos no llevaron a cabo experimentos con embriones humanos, sino que utilizaron células madre humanas y modelos de blastocisto basados en células madre denominados blastoides. Estos blastocitos son una alternativa científica y ética al uso de embriones en investigación. Los investigadores descubrieron que la modulación de una cascada molecular específica, la vía de señalización mTOR, en estos modelos de células madre induce un estado de latencia notablemente parecido a la diapausa. "La vía mTOR es un importante regulador del crecimiento y la progresión del desarrollo en embriones de ratón", explica Aydan Bulut-Karslioglu. "Cuando tratamos células madre y blastocitos humanos con un inhibidor de mTOR observamos un retraso del desarrollo, lo que significa que las células humanas pueden desplegar la maquinaria molecular para provocar una respuesta similar a la diapausa".
Este estado de latencia se caracteriza por una menor división celular, un desarrollo más lento y una menor capacidad para adherirse al revestimiento uterino. Es importante destacar que la capacidad de entrar en este estado latente parece estar restringida a un breve periodo de desarrollo. "El calendario de desarrollo de los blastocitos puede estirarse en torno a la fase de blastocisto, que es exactamente la fase en la que funciona la diapausa en la mayoría de los mamíferos", afirma el primer autor compartido, Dhanur P. Iyer. Además, esta latencia es reversible, y los blastoides reanudan su desarrollo normal cuando se reactiva la vía mTOR.
La capacidad de alterar el momento del desarrollo embrionario tiene implicaciones para la FIV
Los autores concluyeron que los humanos, al igual que otros mamíferos, podrían poseer un mecanismo inherente para ralentizar temporalmente su desarrollo, aunque este mecanismo no se utilice durante el embarazo. "Este potencial puede ser un vestigio del proceso evolutivo del que ya no hacemos uso", afirma Nicolas Rivron. "Aunque hayamos perdido la capacidad de entrar en letargo de forma natural, estos experimentos sugieren que, no obstante, hemos conservado esta capacidad interna y podríamos llegar a desatarla". Para la investigación básica, se plantea la cuestión de si las células humanas y de otros mamíferos entran en el estado de latencia por vías similares o alternativas y lo utilizan con los mismos fines, por ejemplo, pausando o temporizando su desarrollo e implantación.
Los descubrimientos del equipo podrían tener implicaciones para la medicina reproductiva: "Por un lado, se sabe que un desarrollo más rápido aumenta la tasa de éxito de la fecundación in vitro (FIV), y potenciar la actividad de mTOR podría lograrlo", explica Nicolas Rivron. "Por otro lado, desencadenar un estado latente durante un procedimiento de FIV podría proporcionar una ventana de tiempo mayor para evaluar la salud del embrión y sincronizarlo con la madre para una mejor implantación dentro del útero".
En conjunto, los nuevos hallazgos aportan conocimientos imprevistos sobre los procesos que rigen nuestro desarrollo más temprano, lo que podría abrir nuevas vías para mejorar la salud reproductiva. Heidar Heidari Khoei, becario postdoctoral en el laboratorio de Nicolas Rivron y coautor del estudio, afirma: "Esta apasionante colaboración es un testimonio de cómo pueden abordarse cuestiones biológicas complejas aunando los conocimientos respectivos". Creo que este trabajo no sólo subraya la importancia de la colaboración en el avance de la ciencia, sino que también abre nuevas posibilidades para comprender cómo perciben las células las distintas señales a medida que se preparan para su viaje de desarrollo".
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Publicación original
Dhanur P. Iyer, Heidar Heidari Khoei, Vera A. van der Weijden, Harunobu Kagawa, Saurabh J. Pradhan, Maria Novatchkova, Afshan McCarthy, Teresa Rayon, Claire S. Simon, Ilona Dunkel, Sissy E. Wamaitha, Kay Elder, Phil Snell, Leila Christie, Edda G. Schulz, Kathy K. Niakan, Nicolas Rivron, Aydan Bulut-Karslioğlu; "mTOR activity paces human blastocyst stage developmental progression"; Cell
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