Una colaboración internacional de investigadores del Centro RIKEN para la Investigación de Dinámica de Biosistemas BDR en Japón y los Institutos Gladstone en los EE. UU. Han generado estructuras similares a los blastocistos en 3D a partir de células madre. Publicado en la revista Informes de células madre , el estudio muestra que las estructuras similares a los blastocistos se parecen mucho a los blastocistos reales, e incluso inducen cambios adecuados en el útero después de ser implantados en ratones pseudo-preñados.
Después de que un óvulo es fertilizado, comienza a dividirse y pasa por varias etapas. Las células en la etapa de dos células son totipotentes: pueden convertirse en cualquier tipo de célula. Después de muchas más divisiones celulares, el embrión se convierte en un blastocisto quese implanta en el útero donde se diferencia y crece hasta convertirse en un feto. Un blastocisto es como una bola casi hueca. Dentro hay células pluripotentes, células que pueden convertirse en cualquier tipo de célula en el cuerpo, pero no en la placenta, mientras que el exteriorEl caparazón está hecho de trofoblastos, células que eventualmente forman la placenta.
Durante varios años, los científicos han podido convertir células somáticas, como las células de la piel, en células pluripotentes. Sin embargo, nadie ha podido convertir células diferenciadas en células totipotentes. En un estudio anterior realizado en Gladstone, los autores Cody Kimey Kiichiro Tomoda fueron capaces de convertir células de ratón pluripotentes de un estado implantado a un estado preimplantado. Al hacerlo, notaron estructuras que parecían blastocistos embrionarios tempranos. Como explica Kime, "hace más de siete años, nuestros experimentos de reprogramaciónsugirió que habíamos encontrado una manera de aumentar la potencia celular más allá de la pluripotencia, lo cual era poco probable y no se había visto antes. En lugar de descartar lo que habíamos encontrado porque no era nuestro objetivo principal, decidimos averiguar si era real ".
En el nuevo informe, el equipo ha refinado su técnica de reprogramación para producir estructuras similares a embriones que son más similares a los embriones reales. Según Kime, "quizás nuestro hallazgo más importante fue que las moléculas naturales encontradas en el embrión de ratón temprano pueden reprogramarselas células cultivadas se vuelven sorprendentemente similares en función a los embriones tempranos ". Después de siete días de tratamiento de conversión, el nuevo proceso puede producir 5-30 estructuras flotantes autoensambladas tipo blastocisto.
Cuando examinaron pequeños grupos de células unos días antes de madurar en las estructuras similares a los blastocistos, descubrieron que las células contenían expresión génica para la totipotencia que se encuentran en embriones de dos células. Una prueba adicional que compara las estructuras similares a los blastocistoscon sus precursores mostraron que las células en las estructuras maduras estaban unidas muy juntas, una característica distintiva de la formación de blastocistos y la polarización que es el resultado de un proceso llamado compactación. Las células dentro de los precursores se parecían a embriones en una etapa anterior a la compactación, lo cual fue una buena evidenciaque los grupos precursores podrían incluir células totipotentes.
Luego, el grupo investigó cuán genéticamente y funcionalmente similares eran sus estructuras similares a los blastocistos a los blastocistos reales. Descubrieron que muchos genes relacionados con el destino de las células externas / internas de los blastocistos estaban presentes en las estructuras inducidas, pero a niveles inferiores a los naturales,lo que indica que la nueva técnica no reproduce perfectamente los blastocistos. Sin embargo, cuando se trasplanta al útero de ratones pseudo-preñados, las estructuras similares a los blastocistos a menudo inducen cambios en el útero que son necesarios para la implantación exitosa de blastocistos, incluida la integración de la sangre maternaLas estructuras implantadas a menudo crecieron y produjeron muchos tipos de células que se parecían a las que se encuentran naturalmente en los embriones en desarrollo temprano. Eventualmente, los embriones fueron reabsorbidos y el tejido circundante mostró signos similares a los casos de resorción natural.
"La totipotencia es el orden más alto de potencia celular: una célula totipotente puede formar la placenta y el cuerpo ... todo", dice Kime. "Si nuestro sistema se puede mejorar para alcanzar completamente ese estado, podremos mejorar la baseinvestigación en los campos de embriogénesis y fertilidad, así como investigación básica y clínica en medicina regenerativa ".
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