Crear un nuevo ser vivo ‘de la nada’ requiere de unos mecanismos que se antojan prodigiosos en el caso de un organismo pluricelular complejo como un mamífero. Para empezar, unos progenitores que intercambien sus genes. Pero las células madre, capaces de generar prácticamente cualquier tejido, se han revelado tremendamente poderosas. Al punto de ser el ingrediente fundamental que han usado ahora para generar el primer embrión sintético de un ratón que no ha necesitado ni un padre ni una madre.
Un embrión sintético como el desarrollado ahora en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena Caltech (EE.UU.) con la Universidad de Cambridge (Reino Unido) en ningún caso es un ser vivo nuevo. Hablamos del equivalente al estado embrionario que ocurre naturalmente al noveno día tras la fecundación. Pero en un ratón ahí ya han aparecido las regiones del cerebro, un tubo neural y algo parecido a un corazón que late.
“Nuestro modelo de embrión sintético no sólo desarrolla un cerebro, sino todos los componentes que forman el cuerpo”, enfatiza Magdalena Zernicka-Goetz, líder del proyecto desde Cambridge. “Es increíble que hayamos llegado tan lejos. Este ha sido el sueño de nuestra comunidad durante años y el enfoque principal de nuestro trabajo durante una década, finalmente lo hemos logrado”.
El modelo de embrión se desarrolló sin óvulos ni espermatozoides. En cambio, los investigadores imitaron los procesos naturales en el laboratorio al guiar los tres tipos de células madre que se encuentran en el desarrollo temprano de los mamíferos hasta el punto en que comienzan a interactuar. Al inducir la expresión de un conjunto particular de genes y establecer un entorno único para sus interacciones, los investigadores lograron que las células madre ‘hablaran’ entre sí.
No, este embrión artificial no está pensado para fabricar ratones en serie
Estas cualidades hacen de ese embrión sintético un modelo estupendo para hacer estudios de laboratorio sin necesidad de usar uno ‘real’. Este (y no otro) es el fin de este avance, según han presentado en rueda de prensa los investigadores.
Para Zernicka, “esto abre nuevas posibilidades para estudiar los mecanismos del neurodesarrollo en un modelo experimental”. Dicho de otro modo, servirá para responder a un pregunta clave en el mundo animal –y humano, en consecuencia–: ¿por qué unos embriones salen adelante y otros no?
Además, los resultados podrían usarse para ir en la línea de la reparación y el desarrollo de órganos humanos sintéticos para trasplante. La autora del estudio, publicado en Nature, “demostramos la prueba de este principio en el artículo eliminando un gen que ya se sabe que es esencial para la formación del tubo neural, precursor del sistema nervioso, y para el desarrollo del cerebro y los ojos”.
El avance puede usarse para entender por qué algunos embriones animales salen adelante y otros no,
En ausencia de este gen, “los embriones sintéticos muestran exactamente los defectos conocidos en el desarrollo del cerebro como en un animal que lleva esta mutación. Esto significa que podemos comenzar a aplicar este tipo de enfoque a los muchos genes con una función desconocida en el desarrollo del cerebro”.
Entender cómo un embrión se convierte en feto viable
Para Lluís Montoliu, investigador del Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) y del CIBERER-ISCIII, ajeno a este embrión sintético, pero experto en ratones mutantes para la investigación, “el reto fundamental en biología sigue siendo llegar a comprender cómo se desarrolla un organismo vivo y tan complejo como cualquiera de nosotros a partir de una sola célula, a partir de un solo embrión unicelular, que es el producto de la fecundación de un óvulo por un espermatozoide”.
Explica en el SMC de España que para responder a estas preguntas se lleva tiempo investigando el desarrollo de otros animales, “como el pez cebra, cuyos embriones se desarrollan externamente, dentro de huevos transparentes que permiten ver todo lo que ocurre en su interior. Sin embargo, para mamíferos, como nosotros, es mucho más difícil”.
Para el desarrollo extrauterino de estos embriones sintéticos, el laboratorio en Caltech ha usado un incubador artificial que permite simular las condiciones fisiológicas que existen en el útero de la ratona. Esta ingeniosa solución técnica la desarrolló otro laboratorio, el de Jacob Hanna (Instituto Weizmann en Israel), quien también presentó experimentos similares hace unas pocas semanas, publicados en la revista Cell.
Un avance todavía ineficiente, pero “que recuerda al de la oveja Dolly”
Para Montoliu, estamos “sin duda ante una nueva revolución tecnológica, todavía muy ineficiente (es muy difícil conseguir que las células madre generen espontáneamente un embrión sintético), pero con un enorme potencial. Recuerda a avances científicos tan espectaculares como el nacimiento de la oveja Dolly”
Por su parte, Alfonso Martínez Arias, (ICREA), investigador en Sistemas de Bioingeniería-MELIS de la Universidad Pompeu Fabra matiza: “el número de embriones sintéticos que se obtienen con el método es pequeño (del orden de 1 % de los cultivos iniciales) y su desarrollo colapsa prematuramente después de pocos días”. Pero 9 días es medio embarazo de ratona.
Martínez Arias inventó con su equipo un sistema de gastruloides para estudiar fases embrionarias de mamíferos a partir de células madre. Sin embargo no eran exactamente embriones artificiales.
Es “muy probable” que en futuro se pueda hacer algo parecido con embriones humanos, pero por ahora la tasa de éxito es muy baja en ratones.
A su modo de ver, la idea de que se ha obtenido un embrión de ratón en el cultivo “dará lugar a la noción de que pronto se hará lo mismo con células humanas”. O sea, tener un embrión sintético capaz de devenir en feto humano. Y “ es muy probable que esto ocurra en el futuro; un valor que tiene este experimento es alertarnos ante esta posibilidad para que consideremos los aspectos éticos de estos experimentos y el impacto social que pueden tener”.
A su modo de ver, los dos trabajos (el publicado en Nature y el publicado en Cell) son importantes, “pero están en unos estadios muy tempranos y habrá que esperar a ver cómo se desarrollan”. Por el momento, “las hembras de ratón hacen embriones perfectos con más eficiencia”.
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