Los rápidos avances en la capacidad de cultivar células, tejidos y órganos de una especie dentro de un organismo de otra especie ofrecen una oportunidad sin precedentes para abordar misterios científicos de larga data y abordar problemas urgentes de salud humana, particularmente la necesidad de órganos y tejidos trasplantables.
en a tour de force artículo publicado en la edición del 26 de enero de 2017 de la revista Celda , los científicos del Instituto Salk informan avances en múltiples frentes en la carrera para integrar las células madre de una especie en el desarrollo temprano de otra.
Combinando tecnologías de vanguardia de edición de genes y células madre, los científicos pudieron hacer crecer un páncreas, corazón y ojos de rata en un ratón en desarrollo, proporcionando una prueba de concepto de que los órganos funcionales de una especie pueden crecer en otraTambién pudieron generar células y tejidos humanos en embriones de cerdo y ganado de etapa temprana, lo que marcó el primer paso hacia la generación de órganos humanos trasplantables utilizando animales grandes cuyo tamaño, fisiología y anatomía de los órganos son similares a los humanos ''.
Sin embargo, los científicos descubrieron que integrar completamente las células de especies divergentes podría resultar más difícil que combinar células de ratas y ratones, que son parientes evolutivos más cercanos.
"Nuestros hallazgos pueden ofrecer esperanza para el avance de la ciencia y la medicina al proporcionar una capacidad sin precedentes para estudiar el desarrollo embrionario temprano y la formación de órganos, así como una posible nueva vía para las terapias médicas", dice el profesor de Salk, Juan Carlos Izpisua Belmonte, autor principaldel artículo y un experto líder en este campo. "Hemos demostrado que una tecnología dirigida con precisión puede permitir que un organismo de una especie produzca un órgano específico compuesto por células de otra especie. Esto nos proporciona una herramienta importante para estudiar la evolución de las especies, biología y enfermedad, y puede conducir finalmente a la capacidad de cultivar órganos humanos para trasplante ".
Una quimera entre especies es un organismo que contiene células de diferentes especies. La palabra "quimera" describió originalmente criaturas mitológicas o deidades en religiones politeístas. En la ciencia, las quimeras entre especies se han convertido en valiosas herramientas de investigación básicas con potencial para futuras aplicaciones clínicas.estudio publicado en 2015 en Naturaleza , el equipo de Izpisua Belmonte informó el primer intento exitoso de integrar completamente las células madre pluripotentes humanas en embriones de ratón no viables, de modo que las células humanas comenzaron a convertirse en tejidos en etapas muy tempranas.
Los científicos han esperado durante mucho tiempo utilizar células madre para desarrollar órganos de reemplazo para pacientes en el laboratorio, pero esto ha resultado ser un desafío debido a la complejidad de recrear la fisiología de un animal desde cero. El estudio anterior de Salk abrió la puerta a una nueva alternativa: usarun huésped de quimera animal para cultivar tejidos y órganos humanos. La investigación también abrió una nueva ventana al desarrollo en etapas tempranas de humanos y animales, ofreciendo una nueva forma de estudiar los complejos programas de desarrollo que orquestan cómo las células forman los muchos tejidos y órganos deel cuerpo.
El nuevo Celda el artículo informa cómo el equipo de Izpisua Belmonte se expandió en ese trabajo anterior, detallando la variedad de experimentos que el laboratorio de Belmonte realizó para avanzar en la tecnología.
En un experimento, utilizaron la tecnología de edición de genes conocida como CRISPR-Cas9 en embriones de ratón para desactivar el gen que produce el páncreas. Luego insertaron células madre pluripotentes de rata, que contenían un gen de páncreas intacto, en cada embrión de ratón.Una vez implantados en madres sustitutas de ratones, los embriones se desarrollaron normalmente, excepto por el hecho de que a cada ratón le crecía un páncreas de rata. Este éxito llevó al equipo a intentar cultivar otros órganos de ratas en ratones, incluidos los ojos y el corazón.
Sorprendentemente, también observaron que las células madre pluripotentes de ratas generaron una vesícula biliar en un ratón, un órgano que no está presente en las ratas. "Nuestros experimentos con roedores revelan un secreto profundo, que un ratón en desarrollo pudo desbloquear un programa de desarrollo de la vesícula biliar encélulas de rata que normalmente se suprimen durante el desarrollo de la rata ", dijo Jun Wu, científico del personal de Salk y autor principal de los trabajos anteriores y nuevos." Esto resalta la importancia del entorno del huésped en el control del desarrollo de los órganos y la especiación evolutiva ".
Wu dijo que el experimento con ratones y ratas también mostró que el crecimiento de órganos humanos para el trasplante en animales podría ser realmente posible: "Cada ratón estaba sano y tenía una vida útil normal, lo que indicaba que el desarrollo se realizó correctamente".
Sin embargo, no es práctico cultivar órganos humanos en ratones o ratas, porque los roedores son simplemente demasiado pequeños y de desarrollo diferente. Por lo tanto, en otros experimentos, el equipo recurrió a los cerdos, cuyos tamaños de órganos y escalas temporales de desarrollo son más comparables a los nuestros.Después de generar varios tipos diferentes de células madre pluripotentes inducidas por humanos iPS, los científicos insertaron los tipos más prometedores en embriones de cerdo e implantaron con éxito cerdas con esos embriones. Los investigadores detuvieron el experimento a las cuatro semanas para evaluar la seguridad y la eficacia de la tecnologíahasta ese punto.
Algunos embriones mostraron que las células humanas en el interior estaban comenzando a especializarse y convertirse en precursores de tejidos, aunque la tasa de éxito y el nivel de contribuciones de células iPS humanas en cerdos fueron mucho más bajos que para los embriones de ratón que contienen células de rata.
Los resultados representan el primer intento exitoso de integrar las células iPS humanas en una especie de animales grandes, y pueden proporcionar información sobre cómo comienzan y progresan las enfermedades humanas, así como también proporcionan una nueva plataforma para las pruebas de toxicidad de medicamentos. Los científicos subrayan que la investigaciónaún se encuentra en etapas muy tempranas y aún existen desafíos importantes para el desarrollo de terapias médicas basadas en la tecnología.
"Por supuesto, el objetivo final de la investigación quimérica es aprender si podemos usar tecnologías de edición de genes y células madre para generar tejidos y órganos humanos genéticamente compatibles, y somos muy optimistas de que el trabajo continuo conducirá a un eventual éxito", dice Izpisua Belmonte." Pero en el proceso estamos adquiriendo una mejor comprensión de la evolución de las especies, así como de la embriogénesis humana y la enfermedad que es difícil de obtener de otras maneras.
El trabajo futuro implicará continuar entendiendo los límites para lograr que las células humanas se incorporen con éxito a los animales.
Otros autores incluyen: Aida Platero Luengo, Masahiro Sakurai, Atsushi Sugawara, Takayoshi Yamauchi, Keiichiro Suzuki, Mariana Morales Valencia, Daiji Okumura, Jingping Luo, Tomoaki Hishida, Emi Suzuki, Paloma Martinez-Redondo, Alejandro Ocampo, Pradeep Reddy, ConcepdeRodríguez Esteban y W. Travis Berggren del Instituto Salk; María Antonia Gil, Cristina Cuello, Inmaculada Parrilla, Cristina A. Martínez, Alicia Nohalez, Jordi Roca y Emilio A. Martínez de la Universidad de Murcia Campus de Espinardo; Yanina Soledad Bogliotti,Marcela Vilarino, Delia Soto, Huili Wang, Elizabeth A. Maga y Pablo Juan Ross de la Universidad de California, Davis; Llanos Martinez, Sonia Sanchez, Estrella Nuñez y Jeronimo Lajara de la Universidad Católica San Antonio de Murcia; Isabel Guillén y Pedro Guillénde la Clínica Centro Fundación Pedro Guillén; y Josep M. Campistol del Hospital Clínic de Barcelona.
El trabajo fue financiado por la Fundación Séneca; una beca de investigación del Senado Académico de la Universidad de California, Davis; la Universidad Católica San Antonio de Murcia; la Fundación Dr. Pedro Guillén; la Fundación Caritativa G. Harold y Leila Y. Mathers;y The Moxie Foundation.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Salk . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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