Desenvolupen embrions sintètics amb cèl·lules mare de ratolí amb un cervell i un cor que batega

Investigadors de la Universitat de Cambridge han creat embrions a partir de cèl·lules mare de ratolí que tenen un cervell, un cor que batega i els fonaments dels altres òrgans del cos, un model que suposa una nova via per recrear les primeres etapes de la vida.

L’equip, dirigit per la professora Magdalena Zernicka-Goetz, va desenvolupar el model d’embrió sense òvuls ni espermatozoides, a partir de cèl·lules mare, les cèl·lules mestres que poden convertir-se en gairebé qualsevol mena de cèl·lula.

Els investigadors van imitar els processos naturals al laboratori guiant els tres tipus de cèl·lules mare que participen en el desenvolupament primerenc dels mamífers fins al moment que comencen a interactuar.

A l’induir l’expressió d’un conjunt concret de gens i crear un entorn únic per a les interaccions, van aconseguir que les cèl·lules mare «parlessin» entre si.

Llavors, les cèl·lules mare es van autoorganitzar en estructures que van progressar a través de les successives etapes de desenvolupament fins a crear cors que bategaven, les bases del cervell, i el sac vitel·lí, on l’embrió es desenvolupa i obté els nutrients en les primeres setmanes.

A diferència d’altres embrions de laboratori, aquests models van aconseguir que tot el cervell –inclosa la part anterior– comencés a desenvolupar-se, cosa que no s’havia aconseguit mai.

Entendre per què alguns embrions fracassen

L’equip creu que els seus resultats, que es publiquen aquest dijous a la revista Nature, podrien ajudar els investigadors a entendre per què alguns embrions fracassen mentre que d’altres prosperen en un embaràs sa.

A més, els resultats es podrien utilitzar per guiar la reparació i el desenvolupament d’òrgans humans ‘sintètics’ per a trasplantaments.

«El nostre model d’embrió de ratolí no només desenvolupa un cervell, sinó també un cor que batega i tots els components que conformen el cos. És increïble que hàgim arribat tan lluny. Aquest ha sigut el sòl de la nostra comunitat durant anys i el principal objectiu del nostre treball durant una dècada», remarca Zernicka-Goetz, catedràtica de Desenvolupament de Mamífers i Biologia de Cèl·lules Mare.

Perquè un embrió humà es desenvolupi amb èxit hi ha d’haver «diàleg» entre els teixits que el formaran i els que el connectaran amb la mare.

Tres tipus de cèl·lules mare

En la primera setmana després de la fecundació es desenvolupen tres tipus de cèl·lules mare: una acabarà convertint-se en els teixits del cos, i les altres dues recolzen el desenvolupament de l’embrió.

Un d’aquests tipus de cèl·lules mare extraembrionàries es convertirà en la placenta, que connecta el fetus amb la mare i li proporciona oxigen i nutrients, i el segon és el sac vitel·lí, on creix l’embrió i obté els nutrients en les primeres etapes del desenvolupament.

Molts embarassos fracassen en el moment en què els tres tipus de cèl·lules mare comencen a enviar senyals mecànics i químics entre si, per indicar a l’embrió com s’ha de desenvolupar correctament.

Durant l’última dècada, el grup de la professora Zernicka-Goetz a Cambridge ha estudiat aquestes primeres etapes de l’embaràs, amb ànim d’entendre per què alguns embarassos fracassen i d’altres tenen èxit.

«El model d’embrió de cèl·lules mare és important perquè ens dona accessibilitat a l’estructura en desenvolupament en una etapa que normalment se’ns amaga a causa de la implantació del diminut embrió a l’úter de la mare», explica Zernicka-Goetz.

Per guiar el desenvolupament del seu embrió de laboratori, els investigadors van ajuntar cèl·lules mare cultivades de cada un dels tres tipus de teixit en les proporcions i en l’entorn adequat per promoure’n el creixement i la comunicació entre si.

Van descobrir que les cèl·lules extraembrionàries envien senyals químics a les cèl·lules embrionàries, però també mecàniques, o a través del tacte, guiant el desenvolupament de l’embrió.

Un gran avenç de l’estudi és la capacitat de generar tot el cervell, en particular la part anterior, que fins ara ha sigut un dels principals esculls en el desenvolupament d’embrions sintètics.

En el sistema de Zernicka-Goetz, això funciona perquè aquesta part del cervell requereix senyals d’un dels teixits extraembrionaris per poder-se desenvolupar.

«Això obre noves possibilitats per estudiar els mecanismes del neurodesenvolupament en un model experimental», defensa Zernicka-Goetz.

Models humans

Tot i que la investigació actual es va fer en models de ratolí, els investigadors estan desenvolupant models humans similars amb el potencial de dirigir-se a la generació de tipus d’òrgans específics per comprendre els mecanismes que són subjacents a processos crucials que no es poden estudiar en embrions reals.

Notícies relacionades

La cervesa, el vi i el pa poden contenir la clau de la longevitat

Avís de la Policia Nacional quan arribis a casa: «Si els veus, no toquis res»

En l’actualitat, la legislació britànica només permet estudiar embrions humans al laboratori fins al 14è dia de desenvolupament.

Si en el futur els mètodes desenvolupats per aquest equip funcionen amb cèl·lules mare humanes, també podrien utilitzar-se per guiar el desenvolupament d’òrgans de laboratori per a pacients que esperen trasplantaments.