Investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalén dicen que han encontrado una manera de transformar las células de la piel en los tres tipos principales de células madre que comprenden embriones en etapa temprana.
El descubrimiento podría allanar el camino para crear embriones humanos completos a partir de células de la piel humana, sin la necesidad de esperma o óvulos, dicen los investigadores. Y también podría tener “vastas implicaciones” para modelar defectos embrionarios y arrojar luz sobre disfunciones placentarias, así como para resolver ciertos problemas de infertilidad al crear embriones humanos en una placa de Petri, dijo un comunicado de la Universidad Hebrea.
“Se podría decir que estamos cerca de generar un embrión sintético, lo que es realmente una locura”, dijo el Dr. Yossi Buganim, del Departamento de Biología del Desarrollo e Investigación del Cáncer de la universidad, quien dirigió el estudio que se publicó en Cell Stem Cell.
Este descubrimiento podría permitir a los investigadores en el futuro “generar embriones a partir de hombres y mujeres estériles, usando solo sus células de la piel, y generar un embrión real en un plato e implantar el embrión en la madre”, dijo Buganim en una entrevista telefónica.
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Buganim y su equipo descubrieron un conjunto de cinco genes capaces de transformar las células de la piel murina en los tres tipos de células que conforman el embrión temprano: el feto en sí, la placenta y los tejidos extraembrionarios, como el cordón umbilical.
En 2006, los investigadores japoneses Kazutoshi Takahashi y Shinya Yamanaka descubrieron la capacidad de las células de la piel para ser “reprogramadas” en células embrionarias tempranas que pueden generar un feto completo mediante el uso de cuatro genes embrionarios centrales. Estos genes reprogramaron las células de la piel en “células madre pluripotentes inducidas” (iPSCs), que son similares a las células que se desarrollan en los primeros días después de la fertilización y son esencialmente idénticas a sus contrapartes naturales. Estas células pueden desarrollarse en todos los tipos de células fetales, pero no en tejidos extraembrionarios, como la placenta.
Los investigadores japoneses descubrieron que los cuatro genes embrionarios centrales pueden usarse para “rejuvenecer” las células de la piel para funcionar como células madre embrionarias, explicó Buganim.
Después de la fertilización del óvulo, la célula se divide en 64, creando un cuenco de células que forman las tres partes cruciales de un embrión: el epiblasto, la masa celular interna que da origen al feto en sí; el endodermo primitivo responsable del cordón umbilical; y una tercera parte, el trofectodermo, que es responsable de crear la placenta.
Lo que los japoneses lograron hacer, dijo Buganim, fue transformar las células de la piel en células madre del feto. Pero eso no es suficiente para crear un embrión completo, dijo, porque también se necesitan las otras partes, las que desarrollan el cordón umbilical y la placenta.
El avance del equipo de la Universidad Hebrea, dijo Buganim, estaba creando con cinco genes los tres compartimientos esenciales que conforman las características embrionarias y extraembrionarias necesarias para la creación de un embrión in vitro. El trabajo se realizó con ratones, y el equipo ahora está comenzando a aplicar la misma investigación a los embriones humanos, agregó.
Los investigadores utilizaron cinco genes que son completamente diferentes de los utilizados por los investigadores japoneses, anotó Buganim. Los genes que utilizaron los investigadores israelíes son aquellos que desempeñan un papel en el desarrollo temprano del embrión. Especifican y dirigen en qué se desarrollará cada célula, ya sea el cordón umbilical, la placenta o el feto en sí.
El equipo utilizó una nueva tecnología para estudiar las fuerzas moleculares que dictan cómo se desarrolla cada una de las células. Por ejemplo, los investigadores descubrieron que el gen “Eomes” empuja la célula hacia la identidad y el desarrollo placentario de las células madre placentarias, mientras que “Esrrb” organiza el desarrollo de las células madre del feto, logrando primero, pero solo temporalmente, una identidad de células madre extraembrionarias.
“Fue nuestra idea utilizar esos genes”, dijo Buganim.
Luego, los investigadores combinaron estos cinco genes de tal manera que, cuando se insertaron en las células de la piel, lograron reprogramar las células en cada uno de los tres tipos de células embrionarias tempranas en la misma placa de Petri.
El descubrimiento permitirá a los investigadores comprender mejor y abordar las disfunciones embrionarias y enfermedades como las insuficiencias placentarias o los abortos espontáneos, dijo. Esto podría permitir a los investigadores usar un plato para modelar las células embrionarias e identificar los primeros marcadores de riesgo.
Aun así, mucho camino por recorrer
Los desafíos futuros, sin embargo, aún son enormes, dijo Buganim. “Un embrión es una estructura tridimensional. Necesitamos aprender cómo juntar todo esto para generar un embrión real. Necesitamos identificar las proporciones “de células madre placentarias, células del cordón umbilical y células iPS, que crean los fetos, y en qué andamio para colocarlos”, dijo.
“Estas células saben cómo permanecer juntas”, dijo Buganim. “Necesito darles el entorno adecuado y la proporción adecuada para organizarse en un embrión real”.
El estudio fue realizado por Buganim junto con el Dr. Oren Ram del Instituto de Ciencias de la Vida de la Universidad Hebrea y el Profesor Tommy Kaplan de la Escuela de Ciencias de la Computación e Ingeniería, así como los estudiantes de doctorado Hani Benchetrit y Mohammad Jaber.