Crean embriones artificiales capaces de formar los tres ejes principales del cuerpo

Los gastruloides son embriones creados a partir de células madre que podrían ser una alternativa real al uso de modelos animales para la experimentación en este campo de la biología.

Uno de los mayores retos de la ciencia de nuestro siglo es buscar alternativas a la experimentación con animales. Desafortunadamente, en muchas ocasiones sigue siendo inevitable el emplear modelos animales para conocer los mecanismos que desencadenan una enfermedad o probar nuevos fármacos, si bien es cierto que la cifra de animales empleados en los ensayos se reduce cada año.

Para ello, prima la máxima de las 3Rs (Reducción, Refinamiento y Reemplazo): reducir el número de animales utilizados, refinar las condiciones experimentales para garantizar el máximo bienestar de los mismos y, siempre que sea posible, tratar de reemplazar los modelos animales con otros métodos experimentales.

Muchos grupos de investigación ya están trabajando en las alternativas, y un ejemplo es el laboratorio del profesor Alfonso Martínez Arias, en el Departamento de Genética de la Universidad de Cambridge. Su equipo estudia desde hace años los mecanismos que llevan a un conjunto de células a formar embriones diferenciados y hace poco descubrieron que, bajo ciertas condiciones, las células madre de ratones de laboratorio se pueden organizar en agregados tridimensionales que muestran características propias de las primeras etapas del desarrollo embrionario. Son los bautizados como ‘gastruloides’, y podrían ser una alternativa al empleo de embriones auténticos, con todos los problemas éticos que esta opción supone.

 

Una alternativa al empleo de embriones de mamíferos

En un artículo recientemente publicado en la revista Nature, y fruto de una colaboración internacional con otras universidades, el equipo muestra cómo en los gastruloides la formación de los tres ejes embrionarios principales sigue un programa de expresión génica muy similar al de los embriones auténticos. Por lo tanto, estas estructuras creadas de forma artificial a partir de células madre tienen un gran potencial para servir de modelo que permita estudiar las etapas iniciales del desarrollo embrionario de los mamíferos, tanto el que se produce de forma normal como el que presenta alguna patología.

"Para determinar si los gastruloides se organizan en estructuras embrionarias auténticas, caracterizamos su nivel de activación genética en diferentes etapas de desarrollo", explica Denis Duboule, investigador de la universidad de Ginebra. Los científicos identificaron y cuantificaron el  ARN transcrito de los gastruloides y compararon los genes expresados ​​con los de los embriones de un ratón en etapas comparables de desarrollo.

"Los gastruloides forman estructuras similares a la parte posterior del embrión, cuyo programa de desarrollo es algo diferente al de la cabeza", explica Leonardo Beccari, coautor del estudio. Estos pseudo-embriones expresan genes característicos de los diversos tipos de células progenitoras necesarias para la constitución de tejidos futuros. "La complejidad de los perfiles de expresión génica aumenta con el tiempo, con la aparición de marcadores de diferentes linajes de células embrionarias, al igual que sucede en los perfiles observados en los embriones de control", señala Naomi Moris, científica del equipo de Cambridge.

 

Los genes Hox se activan

Otro de los hallazgos sorprendentes y esperanzadores fue el relativo a los genes Hox, un conjunto de genes muy implicados en el desarrollo embrionario y que serían una especie de ‘arquitectos’ de todo este complejo proceso. En los gastruloides cultivados in vitro, los genes Hox se activaron en el mismo orden secuencial que en los embriones normales. “La implementación de la red de genes Hox a lo largo del tiempo, que imita la de la cola del embrión, confirma el nivel sorprendentemente alto de auto-organización de los gastruloides”, ha indicado Mehmet Girgin, otro genetista coautor del trabajo.

 

In Hox we trust

#InHoxWeTrust. Este es el hashtag escogido por los investigadores tuiteros que han participado en esta investigación para celebrar la publicación de su artículo en Nature. Alfonso Martínez Arias y Denis Duboule son dos de los autores más activos en esta red social y cuyos perfiles merece la pena seguir para saber más sobre los gastroluides y los entresijos de su investigación.

 

 

Referencia: Beccari et al. 2018. Multi-axial self-organization properties of mouse embryonic stem cells into gastruloids. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-018-0578-0DO.

Foto: © Mehmet Girgin, EPFL

Victoria González

Victoria González

Bióloga de bota. Tengo los pies en la tierra y la cabeza llena de pájaros. De mayor quiero ser periodista.