Aunque graduarse de la escuela, un primer trabajo y un matrimonio pueden ser eventos importantes en la vida, algunos de los eventos más importantes ocurren mucho antes: en los primeros días después de que un espermatozoide fertiliza un óvulo y la célula comienza a dividirse.
La forma en que se organizan las primeras 100 células denominadas colectivamente blastocisto tiene profundas implicaciones para determinar si un embarazo es exitoso, cómo se forman los órganos y potencialmente incluso para enfermedades posteriores en la vida, como el Alzheimer. Sin embargo, los científicos no han tenido unbuena forma de modelar cómo se forma un blastocisto, hasta ahora.
Por primera vez, los investigadores del Instituto Salk y el Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas han creado estructuras similares a los blastocistos de ratón, o "blastoides", a partir de una sola célula cultivada, evitando la necesidad de embriones naturales. Como informaron en octubre17, 2019, en el diario Celda , estos blastoides cultivados tienen la misma estructura que los blastocistos naturales e incluso pueden implantarse en el útero, y podrían ayudar a avanzar en la investigación sobre el desarrollo e informar sobre problemas relacionados con el embarazo, la infertilidad o problemas de salud más adelante en la vida de la descendencia.
"Estos estudios nos ayudarán a comprender mejor los inicios de la vida; qué tan temprano en la vida una sola célula puede dar lugar a millones de células y cómo se ensamblan en el espacio y el tiempo para dar lugar a un organismo completamente desarrollado.Es importante destacar que este trabajo evita el uso de embriones naturales y es escalable ", dice Juan Carlos Izpisua Belmonte, profesor en el Laboratorio de Expresión Génica de Salk.
Los blastocistos naturales, que pueden convertirse en un embrión una vez que se implantan en el útero, han resultado difíciles de estudiar. El problema es que los modelos animales, como los ratones, solo producen estas estructuras en pequeñas cantidades, y los científicos no pueden probar fácilmente los efectos dedesnutrición o exposición a toxinas o una variedad de mutaciones genéticas en desarrollo a un nivel suficiente para el estudio.
"Somos optimistas de que este trabajo permitirá realizar investigaciones importantes sobre defectos de desarrollo tempranos", dice el profesor asistente Jun Wu de UT Southwestern, quien fue el co-líder del estudio.
Los equipos de Salk y UT Southwestern desarrollaron los blastoides usando células embrionarias y, lo que es más importante, de células adultas de ratón. Las células adultas se colocaron en una solución química que los impulsó a convertirse en células madre pluripotentes inducidas, o iPSCs, que pueden convertirse en casicualquier tipo de tejido en el cuerpo
Para alentar a las células iPS a formar blastoides, los investigadores las colocaron en pequeños grupos en un medio de cultivo especial donde pronto formaron conexiones entre sí. Esto era exactamente lo que los investigadores esperaban ver: las células comenzaban a formar estructurassimilar a la etapa de desarrollo antes de que un óvulo fertilizado se convierta en un blastocisto.
Con el tiempo, las células conectadas comenzaron a formar una bola con una capa interna y externa. Las células que miraban hacia adentro acumulaban proteínas que las diferenciaban de las células externas. Las células que miraban hacia afuera también comenzaron a activar una proteína llamada YAP, que ingresó a la célulanúcleo y comenzó el proceso de inducir la expresión de proteínas para construir lo que eventualmente podría convertirse en una placenta.
"La formación de blastoides imita el proceso de desarrollo natural", dice Ronghui Li, coautor del estudio y becario postdoctoral en el laboratorio de Izpisua Belmonte.
Los blastoides contenían los mismos tres tipos de células primordiales de donde provienen todas las células de un organismo adulto que se encuentran en los blastocistos naturales. También tenían un tamaño similar al de los blastocistos naturales y mostraban una firma genética similar. Experimentos adicionales indicaron que los blastoidespodría desarrollarse aún más en estructuras que se asemejan a los embriones tempranos posteriores a la implantación.
"Creo que este tipo de recurso será muy poderoso para estudiar el desarrollo temprano de los mamíferos", dice Cuiqing Zhong, coautor del estudio y becario postdoctoral en el laboratorio de Izpisua Belmonte.
El equipo luego planea usar herramientas de edición de genes para comprender cómo los cambios genéticos en los blastoides afectan los tres tipos de células diferentes. Los blastoides también proporcionan un nuevo modelo para probar medicamentos y productos químicos para futuras terapias.
Los blastoides aún no pueden convertirse en embriones funcionales; en cambio, las células crecen en tejido desorganizado. Pero los científicos creen que los blastoides pueden revelar detalles sobre etapas posteriores del desarrollo embrionario.
"Con una mayor optimización, esta tecnología podría conducir a la generación de blastoides completamente funcionales capaces de desarrollarse hasta las etapas en que se forman diferentes órganos primordiales y, por lo tanto, ser las semillas de organoides que podrían usarse como fuentes invaluables para el trasplante de órganos".agrega Belmonte.
"El destacado físico Richard Feynman dijo una vez: 'Lo que no puedo crear, no lo entiendo'. Cómo la vida comienza a partir de un óvulo fertilizado sigue siendo un misterio, y nuestro enfoque blastoide ayudará a los investigadores a obtener nuevos conocimientos sobre este proceso".dice Wu.
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Materiales proporcionado por Instituto Salk . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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