El genio castellano-manchego crea embriones sintéticos de ratón para sus investigaciones

Un equipo de investigadores, liderado por el doctor Juan Carlos Izpisua (Hellín, Albacete, 1960), ha creado embriones sintéticos de ratón que supondrán un avance para conocer, sin necesidad de utilizar embriones naturales ni gametos, el desarrollo de los primeros estadios embrionarios, las causas de abortos espontáneos o la aparición de enfermedades como el Alzheimer, y aportará información muy valiosa para crear órganos humanos para trasplantes.

Y es que, algunos de los acontecimientos más importantes en la vida del ser humano no sólo ocurren antes del nacimiento, sino que lo hacen en los primeros días, tras la fertilización del óvulo por el espermatozoide.

La forma en que se organizan las primeras cien células tras la división del zigoto para formar el blastocisto tiene profundas implicaciones para determinar si un embarazo será exitoso o no, cómo se formarán los órganos e incluso influirá en la aparición de enfermedades, como el Alzheimer, en etapas posteriores de la vida. Sin embargo, hasta ahora, los científicos no han podido estudiar en detalle cómo se forma un blastocisto por no disponer de los modelos adecuados para ello.

Por primera vez, este equipo científico, liderado por Izpisua, ha creado estructuras de ratón similares a los blastocistos, llamadas blastoides, a partir del cultivo in vitro de una sola célula, evitando así el uso de embriones naturales para llevar a cabo este tipo de estudios.

Tal y como publica la revista Cell, estos "blastoides" tienen la misma estructura que los blastocistos naturales y podrían servir no solo para avanzar en el conocimiento del desarrollo embrionario temprano, sino también para estudiar los problemas relacionados con el embarazo, la infertilidad o enfermedades que pueden aparecer en distintas etapas de la vida.

"Estos estudios ayudarán a comprender mejor el comienzo de la vida, cómo a partir de una sola célula se pueden generar millones de ellas 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", afirma el doctor Izpisua Belmonte, profesor del Laboratorio de Expresión Génica de Salk Institute y catedrático de Biología del Desarrollo de la UCAM.

Se sabe muy poco sobre el desarrollo de los blastocistos naturales, ya que los modelos animales, como ratones, producen estas estructuras en pequeñas cantidades y, por lo tanto, no se pueden evaluar fácilmente los efectos en su desarrollo por la falta de nutrientes, la exposición a toxinas o una variedad de mutaciones genéticas o epigenéticas.

Este trabajo "permitirá realizar importantes investigaciones sobre defectos tempranos en el desarrollo embrionario", dice el profesor Jun Wu, uno de los autores del estudio.

El equipo de investigadores desarrolló los "blastoides" utilizando células embrionarias de ratón, aunque mucho más importante es que también lo lograron con células de ratones adultos. Para ello, las células adultas se convirtieron, en primer lugar, en células madre pluripotentes inducidas o iPS.

Para inducir a las células iPS a formar "blastoides" se pusieron en una solución química para aumentar su capacidad de desarrollo y, posteriormente, se cultivaron en pequeños grupos en un medio de cultivo especial donde pronto formaron conexiones entre sí y a continuación, las células conectadas comenzaron a formar una esfera con una capa interna y otra externa.

Las células orientadas hacia el interior acumularon proteínas que las diferenciaban de las células orientadas hacia el exterior, que comenzaron a activar una proteína clave para el ensamblaje del blastocisto natural, llamada YAP, que migró al núcleo celular e indujo la expresión de proteínas para construir lo que, eventualmente, podría convertirse en una placenta. "La formación de "blastoides" imita el proceso de desarrollo natural", apunta Ronghui Li, coautor del estudio.

Los "blastoides" contenían los tres tipos de células primordiales (de donde provienen todas las células de un organismo adulto, incluyendo también la placenta y derivados) que se encuentran en los blastocistos naturales.

También tenían un tamaño y un perfil de expresión génica similar al de los blastocistos naturales. "Creo que este modelo será muy poderoso para estudiar el desarrollo embrionario temprano en los mamíferos", dice Cuiqing Zhong, coautor del artículo.

Ahora, el equipo investigador trabaja en combinar las herramientas de edición génica de vanguardia, como CRISPR-Cas9, con su nuevo modelo blastoide, para estudiar cómo cambios genéticos, que llevan a la pérdida del embarazo, afectan a la composición y el desarrollo de los tres tipos de células diferentes del blastoide.

Los blastoides también sirven como modelo para probar medicamentos y productos químicos para futuras terapias. "La generación de estos blastoides, que evita no solo el uso de embriones naturales, sino también el uso de gametos, permite estudiar las etapas más importantes del desarrollo embrionario de un organismo y tendrá grandes implicaciones para mejorar la salud humana", apunta Estrella Núñez, coautora del trabajo y vicerrectora de Investigación de la UCAM, entidad además promotora de la investigación.

Los blastoides generados no pueden convertirse en embriones funcionales; sus células crecen formando tejido desorganizado. Los investigadores creen que, trabajando en la optimización del proceso, podrán obtener blastoides completamente funcionales, capaces de desarrollarse hasta las etapas en que se forman diferentes órganos primordiales y, por lo tanto, ser las semillas de los organoides que podrían usarse como fuente para el trasplante de órganos. "Con el tiempo y los recursos suficientes, estos primeros estudios tendrán grandes implicaciones para mejorar la salud humana", apunta Wu.

Este trabajo ha sido financiado por el National Key R&D Program of China (2016YFC1000601), the G. Harold and Leila Y. Mathers Charitable Foundation, The Moxie Foundation, The Leona M. and Harry B. Helmsley Charitable Trust (2012-PG-MED002), The Hewitt Foundation, the National Institutes of Health (5 DP1 DK113616) y la Universidad Católica de Murcia (UCAM).