Al cultivar células madre de ratón en un gel especial, un equipo de investigación de Berlín logró cultivar estructuras similares a las partes de un embrión. Las estructuras parecidas al tronco desarrollan los precursores de los tejidos neurales, óseos, cartilaginosos y musculares a partir de grupos celulares en cinco días. Esto podría permitir la investigación de los efectos de los agentes farmacológicos de manera más efectiva en el futuro, y en una escala que no sería posible en los organismos vivos. Los resultados se publicaron en la revista ciencia .
Ciertamente evitaría a las madres las dificultades del embarazo, pero los mamíferos no crecen en huevos. En cierto modo, esto tampoco es práctico para la ciencia. Mientras que los embriones de peces, anfibios o aves se pueden ver crecer fácilmente, el desarrollo de los mamíferos escapa a la miradadel observador tan pronto como el embrión se implanta en el útero. Este es precisamente el momento en que el embrión sufre profundos cambios de forma y desarrolla precursores de varios órganos, un proceso muy complejo que deja muchas preguntas sin respuesta.
Pero ahora un equipo de investigación del Instituto Max Planck de Genética Molecular MPIMG en Berlín logró replicar una fase central del desarrollo embrionario en un enfoque de cultivo celular al hacer crecer la porción central del tronco a partir de células madre embrionarias de ratón por primera vezEl método recapitula los primeros procesos de generación de formas del desarrollo embrionario en la placa de Petri.
Las estructuras tienen aproximadamente un milímetro de tamaño y poseen un tubo neural a partir del cual se desarrollaría la médula espinal. Además, tienen somitas, que son los precursores del esqueleto, cartílago y músculo. Algunas de las estructuras incluso desarrollan los precursores deórganos como el intestino. Después de unos cinco días, el paralelismo con el desarrollo normal termina.
"Este modelo de desarrollo embrionario inicia una nueva era", dice Bernhard G. Herrmann, director del MPIMG y director del Instituto de Genética Médica de Charité - Universitätsmedizin Berlin. "Esto nos permite observar la embriogénesis del ratón directamente, continuamente y con un gran número de muestras paralelas, lo que no sería posible en el animal ".
Se considera bastante fácil aislar los embriones tempranos de la trompa o el útero y cultivarlos en la placa de Petri, siempre que estén libres para moverse. Pero una vez que el embrión se ha implantado en el endometrio, el aislamiento se vuelve extremadamente difícil.
"Podemos obtener resultados más detallados más rápidamente y sin la necesidad de investigación con animales", dice Alexander Meissner, quien al igual que Herrmann es director del MPIMG y supervisó conjuntamente el estudio que se publicó en la edición actual de la revista Science."De los procesos más complejos, como la morfogénesis, generalmente solo obtenemos instantáneas, pero esto cambia con nuestro modelo".
Un gel proporciona soporte y orientación espacial
Hasta ahora, solo ha sido posible cultivar grupos de células a partir de células madre embrionarias, los llamados gastruloides. "Los ensamblajes celulares en los gastruloides se desarrollan en un grado similar al de nuestras estructuras parecidas al tronco, pero no asumen la apariencia típicade un embrión ", dice Jesse Veenvliet, uno de los dos autores principales del estudio." Los grupos de células carecen de las señales que desencadenan su organización en una disposición significativa ".
En el cultivo celular, la señal requerida es generada por un gel especial que imita las propiedades de la matriz extracelular. Esta sustancia gelatinosa consiste en una mezcla compleja de moléculas proteicas extendidas que es secretada por las células y se encuentra en todo el cuerpocomo material de relleno elástico, especialmente en los tejidos conectivos. La utilización de este gel es el "truco" crucial del nuevo método.
"El gel proporciona apoyo a las células cultivadas y las orienta en el espacio; pueden distinguir el interior del exterior, por ejemplo", dice Veenvliet. También evita que las moléculas secretadas, como la proteína de matriz fibronectina, se filtren al medio de cultivo celular."Las células pueden establecer una mejor comunicación, lo que conduce a una mejor autoorganización".
Células con propiedades similares a las del embrión
Después de cuatro a cinco días, el equipo disolvió las estructuras en células individuales y las analizó individualmente. "Aunque no todos los tipos de células están presentes en las estructuras con forma de tronco, son sorprendentemente similares a un embrión de la misma edad,"dice Adriano Bolondi, quien también es el autor principal del artículo. Junto con la bioinformática Helene Kretzmer, Bolondi y Veenvliet compararon la actividad genética de las estructuras con embriones de ratón reales". Descubrimos que todos los genes marcadores esenciales se activaron en el momento adecuado enlos lugares correctos en los embrioides, con solo una pequeña cantidad de genes fuera de línea ", dice Bolondi.
Los investigadores introdujeron una mutación con efectos de desarrollo conocidos en su modelo y pudieron recrear los resultados de embriones "reales", validando aún más su modelo. También proporcionan ejemplos de manipulación del proceso de desarrollo con agentes químicos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Max-Planck-Gesellschaft . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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