Los investigadores esperan que se desvelen algunas de las causas de los abortos espontáneos tempranos.
El desarrollo del embrión humano y la formación temprana de órganos siguen siendo temas poco explorados debido a las cuestiones éticas que rodean el uso de embriones para la investigación, así como a la limitada disponibilidad de materiales para su estudio.
Ahora, investigadores chinos han logrado desarrollar por vez primera estructuras similares a embriones de macaco a partir de células madre embrionarias. Además, han conseguido que se implanten en el útero de hembras de macaco y que se desarrolle una respuesta hormonal similar a la de una gestación, aunque solo han sobrevivido alrededor de una semana. Según los autores, cuya investigación se publica en «Cell Stem Cell», estos modelos podrían servir para mejorar el conocimiento sobre el desarrollo embrionario y para investigar las causas de algunos abortos tempranos.
Pero, como advierte Antonio Urries, director de la Unidad de Reproducción Asistida del Hospital Quirónsalud de Zaragoza y presidente de la Asociación para el Estudio de la Biología de la Reproducción (ASEBIR), no se trata de embriones propiamente dichos, «sino estructuras «embrioides» capaces de comportarse como un embrión en sus primeros días de desarrollo».
Y, como subrayan los investigadores, el estudio no se ha traducido en el nacimiento de ningún bebé macaco. Porque, como señala Luís Montoliu, investigador en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) y en el CIBERER-ISCIII, en declaraciones a Science Media Centre, se trata de «un experimento que no puede realizarse en humanos, por las limitaciones técnicas, legales y éticas asociadas», aunque reconoce que estudios como este, realizado en macacos, nos acercan paulatinamente a dicha posibilidad. «Cada vez está más cerca el nacimiento de primates no humanos derivados íntegramente de células troncales pluripotentes embrionarias cultivadas en el laboratorio sin necesidad de pasar por la fecundación de un óvulo por un espermatozoide, como ya es posible, desde hace años, en ratones».
De momento, reconoce el autor del estudio, Zhen Liu, de la Academia China de Ciencias (CAS) en Shanghai, «los mecanismos moleculares de la embriogénesis y la organogénesis humanas no están muy claros». Y debido a que los monos están estrechamente emparentados evolutivamente con los humanos, «esperamos que el estudio de estos modelos profundice en nuestra comprensión del desarrollo embrionario humano, incluso arrojando luz sobre algunas de las causas de los abortos espontáneos tempranos».
El trabajo, señala Alfonso Martínez Arias, profesor de investigación ICREA e investigador en Sistemas de Bioingeniería-MELIS de la Universidad Pompeu Fabra, es un paso más en la caracterización de estos modelos de desarrollo basados en células madre embrionarias y habrá otros. Su valor, señala a SMC, dependerá de dos cosas: «la reproducibilidad y la demostración de su valor científico en aportar conocimiento nuevo. Lo último está, por el momento, lejos. Los macacos y los humanos son diferentes, incluso en la manera en la que los blastocistos implantan».
Martínez Arias ve este trabajo como una prueba de concepto que será un reto reproducir por el coste de la investigación —trabajar con primates no es fácil ni asequible—, «pero claramente es una evidencia de que los blastoides serán, son, una herramienta útil para estudiar los primeros pasos de la implantación uterina, que afectan a muchos aspectos de la infertilidad».
Lo que han logrado los investigadores chinos es diseñar un sistema similar al embrionario que puede inducirse y cultivarse indefinidamente, explica el coautor Quian Sun. «Proporciona nuevas herramientas y perspectivas para la posterior exploración de los embriones de primates y la salud reproductiva».
Los investigadores empezaron con células madre embrionarias de macaco, que expusieron a una serie de factores de crecimiento en cultivo celular. Estos factores indujeron a las células madre a formar estructuras similares a embriones por primera vez utilizando células de primates no humanos.
A continuación vieron que las estructuras embrionarias, también llamadas blastoides, presentaban una morfología similar a la de los blastocistos naturales.
Explica Martínez Arias que desde el punto de vista estructural (genes que expresan sus células), los blastoides son casi idénticos a sus homólogos naturales, los blastocistos. «Lo que hace el blastocisto es implantarse en el útero y, una vez bien asentado, comenzar la construcción del organismo con el proceso de gastrulación: la generación de las semillas de cada tejido y órgano a la vez que se ordenan en el espacio. Hasta ahora no había evidencia de que los blastoides pudieran implantarse correctamente e iniciar el desarrollo del embrión. En el caso de los humanos, por razones éticas obvias».
En la investigación, a medida que los blastoides se desarrollaban in vitro, formaban estructuras parecidas al amnios y al saco vitelino. Además, también empezaron a formar los tipos de células que acabarán constituyendo las tres capas germinales del cuerpo.
Implantados en el útero
A continuación, los blastocitos se transfirieron a los úteros de 8 monos hembras; en 3 de las 8, las estructuras se implantaron. Esta implantación dio lugar a la liberación de progesterona y gonadotropina coriónica, hormonas normalmente asociadas al embarazo. Los blastoides también formaron sacos de gestación temprana, estructuras llenas de líquido que se desarrollan al principio del embarazo para encerrar un embrión y líquido amniótico. Sin embargo, no formaron fetos y las estructuras desaparecieron al cabo de una semana.
Los investigadores reconocen las preocupaciones éticas que rodean a este tipo de investigación, pero subrayan que sigue habiendo muchas diferencias entre estas estructuras similares a embriones y los blastocistos naturales. Y lo que es más importante, las estructuras embrionarias no tienen pleno potencial de desarrollo.
Recuerda Urries que a pesar de que ya se han conseguido generar con éxito este tipo de estructuras embrioides en humanos con morfología y estructuras similares a los embriones naturales, no está permitido su cultivo más allá del día 14 ni su implantación en el útero de una mujer debido a cuestiones éticas.
Por ello, señala a SMC, «poder hacer este tipo de investigaciones en una especie tan estrechamente relacionada con la nuestra como los monos macacos supone un modelo ideal para el estudio en detalle de las primeras fases de desarrollo de órganos tan vitales de los mamíferos como son el corazón, cerebro o tubo neural».
Por otra parte, continúa, «nos puede ayudar a profundizar en determinados mecanismos de implantación y comprender por qué fallan los embarazos, detectando aquellas anomalías que pueden generar abortos. Igualmente, nos puede guiar en el desarrollo de órganos y tejidos «sintéticos» para trasplantes y conocer el origen de algunas enfermedades».
Y, añade, aunque tiene las limitaciones propias de ser una técnica en fase muy preliminar, fruto de un proceso muy complicado e ineficiente (alrededor del 25 %), posee «un gran potencial a futuro y una aplicabilidad en humanos muy esperanzadora».
En futuros trabajos, los investigadores planean centrarse en seguir desarrollando el sistema de cultivo de estructuras similares a embriones a partir de células de mono. «Esto nos proporcionará un modelo útil para futuros estudios», afirma el coautor Fan Zhou, de la Universidad de Tsinghua. «Una mayor aplicación de los blastocitos de mono puede ayudar a diseccionar los mecanismos moleculares del desarrollo embrionario de los primates».