Se dice que el momento m\u00e1s importante de la vida no es cuando nacemos ni cuando morimos ni cuando nos casamos, sino el d\u00eda que gastrulamos. Nadie puede recordarlo porque pasa cuando somos un embri\u00f3n de 14 d\u00edas. Las c\u00e9lulas madre casi id\u00e9nticas del embri\u00f3n comienzan a migrar de aqu\u00ed para all\u00e1 y empiezan a formar un cuerpo. Si todo ha ido bien, a los siete d\u00edas ya se ha formado el plano general de lo que ser\u00e1 una persona, con la semilla de sus \u00f3rganos, incluido un coraz\u00f3n que pronto empezar\u00e1 a latir. Para entonces medimos un mil\u00edmetro y medio, m\u00e1s o menos como la punta de un l\u00e1piz bien afilado.<\/p>\n\n\n\n
Durante este proceso suceden frecuentes problemas que provocan malformaciones o abortos naturales sin que los padres ni sus m\u00e9dicos puedan saber nunca por qu\u00e9 sucedieron. A pesar de su m\u00e1xima importancia, la gastrulaci\u00f3n humana jam\u00e1s se ha podido observar en marcha. Hoy se publica un estudio que permite hacerlo por primera vez.<\/p>\n\n\n\n
\u201cHasta ahora no ha habido forma de entrar en este proceso y sin \u00e9l no podemos entender c\u00f3mo las c\u00e9lulas construyen un ser humano\u201d, resume el bi\u00f3logo espa\u00f1ol Alfonso Mart\u00ednez Arias, investigador de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) y autor principal del estudio.<\/p>\n\n\n\n
Catorce d\u00edas es el tiempo m\u00e1ximo en que hasta ahora se hab\u00edan cultivado embriones humanos fuera del \u00fatero. Es una barrera moral y legal impuesta por muchos pa\u00edses porque a partir de este punto se puede hablar de que hay un individuo: el embri\u00f3n ya no puede dividirse para formar dos personas \u2014gemelos\u2014. M\u00e1s all\u00e1 se abre una caja negra que solo se ha estudiado en ratones, monos y otras especies; muy \u00fatiles para entender el proceso general, pero inservibles para desvelar los detalles espec\u00edficos que definen a un ser humano.<\/p>\n\n\n\n
El equipo de Mart\u00ednez ha tomado c\u00e9lulas madre de embriones humanos y las ha cultivado en el laboratorio a\u00f1adiendo una mol\u00e9cula que hace que repentinamente comiencen a formar una estructura tridimensional viva. Pasados tres d\u00edas se han formado la parte superior del cuerpo, m\u00e1s abultada, con los precursores del coraz\u00f3n, los intestinos, los m\u00fasculos y huesos del t\u00f3rax, y la inferior, m\u00e1s peque\u00f1a. El modelo ya tiene los tres grandes tipos de tejido que son capaces de generar todos los \u00f3rganos del cuerpo.<\/p>\n\n\n\n
En un estudio publicado hoy jueves en Nature el equipo demuestra que hay m\u00e1s de mil genes que diferencian la gastrulaci\u00f3n humana de la del rat\u00f3n. Tambi\u00e9n observan que la actividad gen\u00e9tica en sus modelos embrionarios artificiales es muy parecida a la que sucede en un embri\u00f3n humano real de entre 18 y 21 d\u00edas. La caja negra de la formaci\u00f3n del plano del cuerpo queda abierta, aunque sea utilizando algo que en esencia no es un embri\u00f3n humano.<\/p>\n\n\n\n
\u201cEstos modelos nos van a permitir comprender por qu\u00e9 suceden muchos de los errores de programaci\u00f3n que acaban en malformaciones, por ejemplo de la escoliosis en la columna vertebral, o en abortos e incluso nos van a permitir probar nuevos f\u00e1rmacos\u201d, resalta Mart\u00ednez. Adem\u00e1s, dice, evitan dilemas \u00e9ticos.<\/p>\n\n\n\n
Estos embriones artificiales no tienen cerebro. Esto se debe a que la mol\u00e9cula necesaria para crearlos \u2014Chiron\u2014 inhibe su formaci\u00f3n, con lo que no tienen la semilla del \u00f3rgano capaz de pensar y sentir y que m\u00e1s define lo que es un humano. Tampoco est\u00e1n presentes los tejidos que formar\u00edan la placenta que conecta al feto con su madre. \u201cAunque se intentase implantar uno de estos embriones en un \u00fatero nunca dar\u00edan lugar a un embarazo\u201d, resalta Mart\u00ednez, que ha realizado su trabajo en colaboraci\u00f3n con el Instituto Hubrecht (Pa\u00edses Bajos).<\/p>\n\n\n\n
El estudio muestra ya c\u00f3mo empezar a manipular estos embriones artificiales para averiguar nuevas claves de la formaci\u00f3n de los \u00f3rganos. Los investigadores ven por ejemplo que a los tres d\u00edas se forman bloques de tejido que van apareciendo uno tras otro para que el cuerpo crezca a lo largo para formar las costillas y la columna vertebral; una estructura de crecimiento \u201ctotalmente modular\u201d. El trabajo detalla dos mol\u00e9culas que son capaces bien de interrumpir por completo el desarrollo del embri\u00f3n, bien de eliminar la formaci\u00f3n del intestino y del coraz\u00f3n.<\/p>\n\n\n\n
El origen de esta investigaci\u00f3n se remonta a los albores de la fecundaci\u00f3n in vitro en los a\u00f1os setenta y va un paso m\u00e1s all\u00e1 en el uso de c\u00e9lulas madre. Hasta ahora estas se usaban para generar organoides como minicerebros o minih\u00edgados en los que probar f\u00e1rmacos o ensayar modelos animales para trasplantes en humanos. Esta investigaci\u00f3n supone la creaci\u00f3n no de un organoide, sino de una semilla capaz de simular un cuerpo entero con casi todos sus \u00f3rganos.<\/p>\n\n\n\n
Los responsables del trabajo solo han cultivado estos embriones hasta los cuatro d\u00edas, pero creen que ser\u00e1 posible ampliarlo una o dos semanas m\u00e1s, aunque no lo har\u00e1n a corto plazo. \u201cNo se trata de crear embriones sino de aprender y con este nuevo modelo tenemos un sistema para formular y responder muchas preguntas\u201d, explica Mart\u00ednez.<\/p>\n\n\n\n
\u201cLos embriones de esta edad se pierden en los abortos as\u00ed que hasta ahora no hemos podido estudiar la gastrulaci\u00f3n\u201d, explica Anna Veiga, que investiga con embriones en el Instituto de Investigaci\u00f3n Biom\u00e9dica de Bellvitge (Idibell). \u201cEsto nos va a dar much\u00edsimas pistas de los fallos en el desarrollo humano\u201d, resalta.<\/p>\n\n\n\n
Hasta ahora una de las mayores preguntas de la biolog\u00eda era c\u00f3mo sabe cada c\u00e9lula madre del embri\u00f3n d\u00f3nde ir y qu\u00e9 hacer a partir de los 14 d\u00edas para empezar a formar el cuerpo. Si se extraen c\u00e9lulas madre de un embri\u00f3n humano, estas son capaces de reproducirse continuamente \u2014son inmortales\u2014, pero por s\u00ed solas nunca empezar\u00e1n el proceso de formaci\u00f3n de un cuerpo. En cambio si se las inyecta en un embri\u00f3n de rat\u00f3n, s\u00ed comienzan este proceso. \u00bfPor qu\u00e9? Este nuevo modelo \u201ces un sistema tan elegante y tan simple que es muy llamativo y va a permitir saber qu\u00e9 sucede en ese inicio\u201d, resalta \u00c1ngel Raya, director del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona. El investigador cree que se trata de un descubrimiento tan fundamental que a\u00fan no se pueden prever sus \u201cmiles de aplicaciones posibles\u201d, pero a\u00f1ade que \u201cva a aportar desde ya un conocimiento que estar\u00e1 en los libros de texto\u201d.<\/p>\n\n\n\n
Durante la gastrulaci\u00f3n suceden muchos problemas en la formaci\u00f3n del embri\u00f3n provocados por mil cosas, desde razones cong\u00e9nitas a agresiones externas como el alcohol, los medicamentos, productos qu\u00edmicos o infecciones que pueden acabar en un aborto sin que los padres sepan nunca por qu\u00e9 sucedi\u00f3. \u201cUno de los aspectos m\u00e1s interesantes de este trabajo es que las c\u00e9lulas humanas embrionarias consiguen organizarse de forma aut\u00f3noma, sin necesidad de relacionarse con las c\u00e9lulas que forman la placenta\u201d, resalta la investigadora espa\u00f1ola Marta Shahbazi, cuyo equipo bati\u00f3 en 2019 el r\u00e9cord de cultivo de un embri\u00f3n humano fuera del \u00fatero el a\u00f1o pasado: 13 d\u00edas, al l\u00edmite de los 14 establecidos por ley en el Reino Unido, donde ella trabaja.<\/p>\n\n\n\n
El nuevo modelo no solo \u201celimina las barreras \u00e9ticas que se aplican a los embriones humanos\u201d, sino que \u201cnos permitir\u00e1 estudiar el embri\u00f3n humano en un contexto \u00fanico, sin las restricciones que ejercen la placenta y otros tejidos extraembrionarios\u201d, destaca. \u201cEs una nueva herramienta muy poderosa para estudiar los mecanismos moleculares de nuestro desarrollo y nos ayudar\u00e1 a comprender por qu\u00e9 algunos embriones no consiguen salir adelante\u201d, resalta.<\/p>\n\n\n\n
Sin embargo a\u00fan queda un paso crucial para validar este modelo, pues no se sabe hasta qu\u00e9 punto refleja la biolog\u00eda de un embri\u00f3n real. Para comprobarlo habr\u00eda que cultivar embriones humanos m\u00e1s all\u00e1 de la l\u00ednea roja de los 14 d\u00edas y compararlo con los gastruloides, explica el investigador Robin Lovell-Badge en declaraciones a Science Media Centre. Esto es imposible en Reino Unido y muchos otros pa\u00edses, puesto que la ley lo proh\u00edbe. \u201cSi se cambia la ley bastar\u00edan unos pocos embriones humanos reales para validarlo\u201d, resalta el cient\u00edfico, un asunto tan controvertido que ni siquiera los expertos en este campo se ponen de acuerdo sobre ello.<\/p>\n\n\n\n