Los científicos logran crean los primeros “embriones sintéticos” sin óvulo, esperma o útero.

El óvulo se encuentra con un espermatozoide: este es un primer paso necesario en el comienzo de la vida, y también es un primer paso común en la investigación del desarrollo embrionario. 

Pero en un estudio del Instituto de Ciencias Weizmann publicado en la revista Cell, los investigadores han desarrollado modelos de embriones sintéticos de ratones fuera del útero comenzando únicamente con células madre cultivadas en una placa de Petri, es decir, sin el uso de óvulos fertilizados. 

El método abre nuevos horizontes para estudiar cómo las células madre forman varios órganos en el embrión en desarrollo y, algún día, puede hacer posible el cultivo de tejidos y órganos para trasplante utilizando modelos de embriones sintéticos.

El estudio se basó en dos avances científicos.

El primer estudio trata de un método eficiente para reprogramar las células madre de nuevo a un estado ingenuo, es decir, a su etapa más temprana, cuando tienen el mayor potencial para especializarse en diferentes tipos de células. 

El segundo estudio trata de un dispositivo controlado electrónicamente que los científicos han desarrollado durante siete años de prueba y error para cultivar embriones de ratón fuera del útero. 

El dispositivo mantiene a los embriones bañados en una solución nutritiva dentro de vasos de precipitados que se mueven continuamente, simulando la forma en que los nutrientes son suministrados por el flujo sanguíneo a la placenta, y controla de cerca el intercambio de oxígeno y la presión atmosférica. 

En el nuevo estudio, el equipo se propuso hacer crecer un modelo de embrión sintético únicamente a partir de células madre de ratón ingenuas que se habían cultivado durante años en una placa de Petri, prescindiendo de la necesidad de comenzar con un óvulo fertilizado. 

Este enfoque es extremadamente valioso porque podría, en gran medida, evitar los problemas técnicos y éticos relacionados con el uso de embriones naturales en investigación y biotecnología. 

Incluso en el caso de los ratones, ciertos experimentos son actualmente inviables porque requerirían miles de embriones, mientras que el acceso a modelos derivados de células embrionarias de ratón, que crecen en incubadoras de laboratorio por millones, es prácticamente ilimitado.

Antes de colocar las células madre en el dispositivo, los investigadores las separaron en tres grupos. En uno, que contenía células destinadas a convertirse en órganos embrionarios, las células se dejaron como estaban. 

Las células de los otros dos grupos fueron pretratadas durante solo 48 horas para sobreexpresar uno de dos tipos de genes: reguladores maestros de la placenta o del saco vitelino. 

Poco después de mezclarse dentro del dispositivo, los tres grupos de células se unieron en agregados, la gran mayoría de los cuales no se desarrollaron correctamente. Pero alrededor del 0,5 por ciento, 50 de alrededor de 10.000, pasó a formar esferas, cada una de las cuales más tarde se convirtió en una estructura alargada similar a un embrión. 

Dado que los investigadores habían etiquetado cada grupo de células con un color diferente, pudieron observar la formación de la placenta y los sacos vitelinos fuera de los embriones y el desarrollo del modelo como en un embrión natural. 

Estos modelos sintéticos se desarrollaron normalmente hasta el día 8.5 (casi la mitad de los 20 días de gestación del ratón), etapa en la que se habían formado todos los progenitores de órganos tempranos, incluido un corazón que late, circulación de células madre sanguíneas, un cerebro con pliegues bien formados, un nervio tubo y un tracto intestinal. 

En comparación con embriones de ratón naturales, los modelos sintéticos mostraron una similitud del 95 por ciento tanto en la forma de las estructuras internas como en los patrones de expresión génica de diferentes tipos de células. Los órganos vistos en los modelos dieron todos los indicios de ser funcionales.

Además de ayudar a reducir el uso de animales en la investigación, los modelos de embriones sintéticos podrían convertirse en el futuro en una fuente confiable de células, tejidos y órganos para trasplante.

Referencia: ShadiTarazi, AlejandroAguilera-Castrejon, CarineJoubran, et al. «Post-Gastrulation Synthetic Embryos Generated Ex Utero from Mouse Naïve ESCs». Cell, 01 August 2022: https://doi.org/10.1016/j.cell.2022.07.028