Crean un modelo de embrión humano a partir de células de la piel

El equipo, dirigido por el profesor José Polo, ha reprogramado con éxito estos fibroblastos o células de la piel en una estructura celular tridimensional que es morfológica y molecularmente similar a los blastocistos humanos. Llamados iBlastoides, estos pueden usarse para modelar la biología de embriones humanos tempranos en el laboratorio.

Se trata de un avance significativo para el estudio futuro del desarrollo humano temprano y la infertilidad. Hasta la fecha, la única forma de estudiar estos primeros días ha sido mediante el uso de blastocistos difíciles de obtener y escasos obtenidos de procedimientos de FIV.

«Los iBlastoides permitirán a los científicos estudiar los primeros pasos del desarrollo humano y algunas de las causas de la infertilidad, las enfermedades congénitas y el impacto de las toxinas y los virus en los embriones tempranos, sin el uso de blastocistos humanos y, lo que es más importante, a una escala sin precedentes acelerando nuestra comprensión y el desarrollo de nuevas terapias», destaca el profesor Polo.

El laboratorio Polo consiguió generar los iBlastoides mediante una técnica llamada reprogramación nuclear' que les permitió cambiar la identidad celular de las células de la piel humana que, colocadas en un andamio 3D «gelatinoso» conocido como matriz extracelular, se organizaron en estructuras parecidas a blastocistos a las que llamaron iBlastoides.

Los iBlastoides modelan la genética y la arquitectura generales de los blastocistos humanos, incluida una estructura similar a una masa celular interna formada por células similares a un epiblasto, rodeadas por una capa externa de células similares a un trofectodermo y una cavidad que se asemeja al blastocele.

En los embriones humanos, el epiblasto se convierte en el embrión propiamente dicho, mientras que el trofectodermo se convierte en placenta. Sin embargo, «los iBlastoides no son completamente idénticos a un blastocisto -puntualiza-. Por ejemplo, los blastocistos tempranos están encerrados dentro de la zona pelúcida, una membrana derivada del óvulo que interactúa con el esperma durante el proceso de fertilización y luego desaparece. Como los iBlastoides se derivan de fibroblastos adultos no poseen zona pelúcida».

El autor principal del artículo, el doctor Xiaodong (Ethan) Liu, investigador postdoctoral en el Laboratorio de Polo, recuerda que «solo cuando todos los datos se reunieron y apuntaron al mismo lugar, podríamos creer que habíamos hecho tal descubrimiento». Y el co-primer autor y estudiante de doctorado en el Laboratorio de Polo, Jia Ping Tan, agrega: «Estamos realmente asombrados de que las células de la piel puedan reprogramarse en estas estructuras celulares en 3D que se asemejan al blastocisto».

La investigación se publica cuando la Sociedad Internacional de Investigación con Células Madre está a punto de publicar las directrices para la investigación sobre el modelado de embriones humanos in vitro, tras los informes de 2017 y 2018 sobre la generación de «blastoides» de ratón in vitro por parte de científicos del Reino Unido y Holanda, así como los avances en la generación de células madre humanas que replican aspectos del desarrollo embrionario temprano. Estas directrices se esperan a principios de este año.

No se sabe si las nuevas pautas harán referencia a este estudio publicado en 'Nature', que es el primero en producir un modelo integrado de células madre que imita de cerca el destino clave y las decisiones espacio-temporales tomadas por el embrión humano temprano.

Sin embargo, en un artículo publicado en 'Stem Cell Reports' el pasado febrero de 2020, la Sociedad afirma que: «si tales modelos pudieran desarrollarse para el embrión humano temprano, tendrían grandes beneficios potenciales para comprender el desarrollo humano temprano, para la ciencia biomédica, y para reducir el uso de animales y embriones humanos en la investigación. Sin embargo, las pautas para la conducción ética de esta línea de trabajo no están bien definidas en la actualidad».

Aunque no hay precedentes legislativos con respecto al trabajo con modelos de blastocistos de células madre integradas humanas, como iBlastoides, todos los experimentos contaron con la aprobación de Ética Humana de la Universidad de Monash de conformidad con la ley australiana y las directrices internacionales que hacen referencia a la «regla de la racha primitiva» Los blastocistos no pueden cultivarse más allá del desarrollo de la línea primitiva, una estructura transitoria que aparece en el día 14 del desarrollo embrionario.

Según estas recomendaciones legislativas, aunque los iBlastoides son diferentes de los blastocistos, el Laboratorio de Polo no cultivó sus iBlastoides más allá del Día 11 in vitro y fueron controlados de cerca para detectar la aparición de genes primitivos asociados a las rayas.

La infertilidad y el aborto espontáneo pueden ser causados por embriones humanos en etapa temprana que no se implantan o no progresan en el momento de la implantación. Esto ocurre en las primeras 2 semanas después de la concepción cuando las mujeres ni siquiera saben que están embarazadas.

Es probable que estos abortos espontáneos 'silenciosos' representen una proporción significativa del número total de abortos espontáneos que ocurren y, según el profesor Polo, la generación de iBlastoides proporciona un sistema modelo que permitirá conocer esta etapa temprana del embarazo.

El profesor Ross Coppel, vicedecano de Investigación de la Facultad de Medicina de la Universidad de Monash, señala que este descubrimiento permitirá el desarrollo de métodos mejorados para la FIV, el desarrollo de protocolos para la terapia génica de embriones y métodos de detección mejores y más informativos para nuevos fármacos.