Es la primera vez que un experimento de esta escala tiene éxito y sus resultados podrían abrirle el camino a estudios de este tipo que serían vitales para prevenir enfermedades graves en humanos. Pero también plantean fuertes cuestionamientos
16 de Abril de 2021
Un grupo de científicos del Instituto Salk en California, Estados Unidos, logró inyectar docenas de células madre humanas en embriones de mono en desarrollo y los híbridos resultantes sobrevivieron hasta 20 días en placas de laboratorio.
Estos embriones de mono humano algún día podrían servir como modelos útiles para las enfermedades humanas, el desarrollo embrionario y el envejecimiento, anotaron los autores del estudio en un nuevo informe, publicado el 15 de abril en la revista Cell.
Al hacer zoom en la interacción de las células humanas y animales en los embriones, los científicos también podrían aprender cómo ayudar a las células humanas a sobrevivir entre las células animales, lo que podría hacer avanzar el esfuerzo para hacer crecer órganos humanos en modelos animales vivos.
Tales estudios ofrecerían una posibilidad a la biología humana que de otro modo requeriría experimentar con humanos, algo que es actualmente imposible. Por supuesto, el desarrollo de quimeras humano-animal, organismos que contienen células de dos o más especies, plantea sus propias preocupaciones éticas, especialmente en lo que respecta a cuánto tiempo se debe permitir que se desarrollen esos embriones.
En el pasado, los científicos han intentado incorporar células madre humanas en embriones de cerdo y oveja , con el objetivo final de cultivar órganos humanos en el ganado para su uso en cirugías de trasplante, informó la revista Science. Pero muy pocas células humanas sobrevivieron a los experimentos.
La baja tasa de supervivencia podría deberse al hecho de que los cerdos y las ovejas no están estrechamente relacionados con los humanos evolutivamente hablando, dijo el autor principal Juan Carlos Izpisúa Belmonte, profesor del Instituto Salk de Estudios Biológicos en La Jolla, California, en un correo electrónico al portal WordsSideKick.com. Por ejemplo, los cerdos y los humanos han estado divergiendo unos de otros durante 90 millones de años, cuando compartieron por última vez un ancestro común, dijo.
Debido a que los investigadores utilizaron monos en el nuevo estudio, “la distancia evolutiva es menor, y esto puede explicar la mayor eficiencia relativa de la integración de las células madre humanas en la quimera”. Los nuevos datos recopilados de los embriones de humanos y monos podrían proporcionar pistas sobre cómo hacer crecer mejor las células humanas en animales relacionados más distantes, dijo Izpisúa Belmonte.
Si bien esta línea de investigación podría conducir a avances emocionantes en la ciencia médica, existen preocupaciones éticas que abordar, dijo Alejandro De Los Ángeles, biólogo de células madre de la Facultad de Medicina de la Universidad de Yale, que no participó en el estudio.
“Una de las principales preocupaciones con las quimeras humano-animal es si ocurrirá la ‘humanización’ de las quimeras, por ejemplo, si tales quimeras adquieren una cognición similar a la humana”, dijo De Los Ángeles.
Embrión de células humanas. EPA/WALTRAUDGRUBITZSCH/Archivo
Sin embargo, estas preocupaciones no se aplican necesariamente al nuevo experimento, dado que a los embriones solo se les permitió desarrollarse durante un tiempo limitado y no se implantaron en un útero. Pero para estudios futuros, “será importante discutir cuánto tiempo se debe permitir que los experimentos duren”, dijo.
Mezcla de células humanas y de mono
Para producir los embriones de mono humano, los investigadores primero recolectaron ovocitos, un precursor de los óvulos maduros, de macacos Cynomolgus ( Macaca fascicularis), maduraron las células en cultivo y luego las inyectaron con esperma de macaco para fertilizarlas. Después de seis días, las células fertilizadas se dividieron en células adicionales y luego se ensamblaron en esferas huecas, conocidas como blastocistos; en un embarazo normal, un blastocisto se implantaría en el útero y luego daría lugar a un embrión de pleno derecho.
En este experimento, el equipo transfirió los blastocistos de mono en desarrollo a placas de laboratorio y utilizó un láser para eliminar su capa exterior transparente, llamada zona pelúcida. Sin una zona pelúcida intacta, los blastocistos se adhieren a la placa de laboratorio en la que se colocan, imitando de alguna manera cómo se implantarían en la pared uterina. Luego, el equipo aplicó una técnica desarrollada por el coautor del estudio Weizhi Ji y su laboratorio que permite que los embriones de mono sobrevivan durante 20 días fuera del cuerpo materno; esta técnica implica hacer pequeños ajustes a la solución de cultivo que rodea las células.
Aun así, las condiciones no replican perfectamente las que se encuentran en un organismo vivo, dijo Izpisúa Belmonte. “Esto ... tendrá un efecto no sólo en el desarrollo de los embriones de mono, sino también en las células humanas del donante”, afirmó.
“A pesar de estas consideraciones, es realmente sorprendente que muchos embriones se hayan desarrollado durante un período prolongado de tiempo”, agregó Izpisúa Belmonte.
Seis días después de fertilizar las células del mono, los investigadores inyectaron 25 células madre humanas en cada blastocisto. Estas células, llamadas células madre pluripotentes extendidas (EPS), pueden diferenciarse tanto en tejido embrionario como en tejidos “extraembrionarios”, que apoyan al embrión en desarrollo al proporcionar nutrición y eliminar los desechos.
Los 132 embriones todavía contenían células humanas un día después de la implantación, pero solo 111 embriones se adhirieron con éxito a las placas de laboratorio. De estos, 103 embriones sobrevivieron hasta el día 10 después de la fertilización. Su número se redujo drásticamente entre los días 15 y 19, dejando solo tres embriones supervivientes al final del experimento.
Más de la mitad de los embriones supervivientes todavía contenían células humanas en el día 9 y aproximadamente un tercio todavía contenían células humanas en el día 13. Estas células humanas se integraron en la masa celular interna, la parte del blastocisto que da lugar al embrión, saco vitelino y amnios (una membrana protectora). La cantidad de células humanas que sobrevivieron superó con creces la observada en un estudio anterior, en el que Izpisúa Belmonte y sus colegas inyectaron células humanas en embriones de cerdo.
Consideraciones éticas
Además de rastrear cuántas células madre humanas sobrevivieron a lo largo del experimento, el equipo también analizó qué genes se activaron en los embriones quiméricos durante el desarrollo y qué proteínas produjeron. El equipo recopiló los mismos datos de un conjunto de embriones de mono inalterados para ver si la expresión genética parecía diferente en los embriones quiméricos.
“Los autores ... observaron algunos cambios que ocurrieron en las células de los monos luego de la introducción de células humanas en el embrión de los monos”, dijo De Los Ángeles. “Hubo algunas conversaciones cruzadas entre las células humanas y de los monos”.
En comparación con los embriones inalterados, los embriones quiméricos activaron genes adicionales y formaron un conjunto diferente de proteínas. Los autores plantean la hipótesis de que algunos de estos genes y proteínas pueden estar involucrados en la “comunicación” entre el mono y las células humanas, y que estas líneas de comunicación pueden ser clave para la supervivencia prolongada de las células humanas.
De cara al futuro, el equipo planea estudiar más a fondo estas vías de comunicación “para determinar cuáles son fundamentales para el éxito de este proceso”, dijo Izpisúa Belmonte. Si estos cambios moleculares pudieran replicarse en otras especies, como los cerdos, podría potencialmente mejorar los intentos de desarrollar tejidos y órganos humanos en estos animales, agregó.
Cuando se piensa en el futuro de los embriones quiméricos, la ética científica debe entrar en la discusión, escribieron Henry Greely, director del Centro de Derecho y Biociencias de Stanford, y Nita Farahany, directora de la Iniciativa para la Ciencia y la Sociedad de Duke, en un comentario del nuevo estudio. Estos embriones, por su naturaleza, plantean preocupaciones diferentes a las del trasplante directo de células y tejidos humanos en animales.
Con el trasplante directo, los investigadores pueden predecir cómo los tejidos trasplantados se integrarán en el animal más grande y pueden determinar si un trasplante podría ingresar a un área de preocupación, como el cerebro y las gónadas, escribieron. Pero en un embrión quimérico, las células humanas pueden potencialmente incorporarse en todo el organismo, asumiendo que se permite que el embrión se desarrolle durante algún tiempo.
En los nuevos experimentos, “los embriones aquí no se transfirieron a un útero y, por lo tanto, no pudieron dar lugar a animales quiméricos vivos o incluso a fetos”, y el crecimiento de quimeras completas en un útero no es el objetivo a largo plazo de esta investigación. “La implantación de embriones de mono humano sería éticamente polémica y deberá ser discutida por científicos, especialistas en ética y el público antes de seguir adelante con tales experimentos”, dijo De Los Ángeles.
Además, los científicos deberán considerar seriamente el bienestar de los animales involucrados en la investigación futura de quimeras, particularmente la de primates no humanos, y también evaluar los riesgos y beneficios potenciales para los humanos, escribieron Greely y Farahany. Las Academias Nacionales de Ciencias, Ingeniería y Medicina publicaron recientemente un informe que describe las consideraciones éticas para el uso del cerebro humano o tejido nervioso en quimeras, pero ha habido poca discusión en torno a los embriones quiméricos de manera más amplia, anotaron.
Ahora que es posible cultivar embriones de primates humanos durante períodos prolongados, estas discusiones deberían ocurrir más temprano que tarde.
Infobae.
Cortesía de Monita
