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Buenos Aires » Infobae
Fecha: 29/01/2025 02:36
Científicos del Instituto Weizmann de Ciencias trabajan en modelos de embriones humanos sintéticos para entender el desarrollo temprano y su relación con el útero. (Instituto Weizmann de Ciencias) Existe un momento único e irrepetible de la concepción humana que es un cuarto oscuro, un lugar negro en donde los científicos pierden cualquier referencia sobre lo que le sucede al embrión humano cuando es colocado en el útero para que crezca y se desarrolle. Con el fin de develar este misterio y ayudar conocer las causas de los abortos espontáneos e inclusive a hacer crecer las tasas de fecundación asistida en los tratamientos de fertilidad, un equipo científico del Instituto Weizmann de Ciencias en Israel, está trabajando desde hace algunos años en modelos de embriones sintéticos humanos que actúan de forma muy similar a los naturales. El trabajo lo lidera el profesor Jacob Hanna del Instituto Weizmann de Ciencias que ha creado hace un par de años modelos completos de embriones humanos a partir de células madre cultivadas en el laboratorio y ahora los estudia mientras crecen en úteros humanos simulados. Modelos de embriones humanos buscan esclarecer las causas de abortos espontáneos y mejorar las tasas de fertilización asistida en tratamientos de fertilidad. (Instituto Weizmann de Ciencias) El grupo de Hanna busca comprender la biología de las células madre embrionarias, modelar el desarrollo embrionario temprano y desarrollar plataformas de enfermedades humanas basadas en células madre. En concreto, investigan el proceso de reprogramación celular, en el que se generan células madre pluripotentes inducidas a partir de células somáticas, e investigan cómo se mantienen diferentes estados de pluripotencia a lo largo del desarrollo en ratones, conejos, monos y humanos. Paralelamente, estudian cómo diferentes poblaciones de células madre cultivadas in vitro (embrionarias y extraembrionarias) pueden autoorganizarse en modelos embrionarios derivados de células madre (sintéticos) (denominados SEM) de múltiples especies, y cómo se pueden utilizar para mejorar la diferenciación de células madre en órganos y abordar fenómenos clave del desarrollo. En el laboratorio, los científicos generan SEM de ratones, que es equivalente al día embrionario 8,5 (posgastrulación/organogénesis temprana) y SEM humanos, que modelan embriones de 14 días posfecundación. El modelo incluye tejidos embrionarios y extraembrionarios (placentarios) y es de gran interés para la comunidad de investigación, porque esta etapa del desarrollo embrionario humano (gastrulación y organogénesis) normalmente no es accesible para la investigación. Investigadores desarrollan embriones sintéticos que replican procesos naturales, enfocándose en etapas clave como la gastrulación y organogénesis. (Instituto Weizmann de Ciencias) “Utilizamos en nuestros estudios un arsenal diverso de métodos de experimentación biológica que incluyen: transgenia, bioingeniería, ingeniería genética, ingeniería electrónica, cribado de alto rendimiento, microscopía avanzada en vivo y análisis genómicos de células individuales. También buscamos combinar la experimentación biológica con la biología computacional, la teoría y el modelado, para resolver cuestiones biológicas relevantes pendientes”, describen desde el instituto. Infobae dialogó en exclusiva con Bernardo Oldak y Angel Polanco, científicos mexicanos del Departamento de Genética Molecular del Instituto Weizmann de Ciencias y detallaron los avances y el porqué de los beneficios a la salud reproductiva humana podría ofrecer las investigaciones que desarrollan en el laboratorio de Hanna. Bernardo Oldak y Angel Polanco, científicos mexicanos del Departamento de Genética Molecular del Instituto Weizmann de Ciencias, colaboran en investigaciones que combinan bioingeniería y genética para estudiar las primeras semanas del desarrollo embrionario. (Instituto Weizmann de Ciencias) “Llevo ya más de cinco años trabajando en el laboratorio y ahora lo hago como alumno a punto de doctorarme en Genética Molecular. Al principio, trabajamos con ratones en laboratorio y embriones de roedores. Pero luego vino toda la transición hacia los modelos de embriones humanos, trabajando con células madre y células pluripotentes, haciendo foco en la embriología que vino como a fusionar la parte de todo el campo que nosotros conocemos de células madre”, sostuvo Oldak. Y agregó: “Intentamos entender un poquito mejor la segunda semana del embarazo humano, que es muy distinta a lo que sucede en el ratón y en lo que sucede en otras especies más fáciles de estudiar. Debido a la complejidad ética de trabajar con embriones humanos naturales, ha habido toda una etapa que se ha quedado retrasada en el avance del conocimiento que tenemos sobre el desarrollo en general de la vida. Y como tenemos esa falta de material biológico con el cual poder entender qué está pasando en las primeras semanas de evolución del embrión, nuestra solución viene a intentar tomar células pluripotentes humanas que prácticamente son muy similares a lo que encontraríamos en la primera semana del desarrollo dentro de un embrión, e intentar acomodarlas de cierta forma que nos ayuden a entender cómo las células van formando cada uno de los linajes durante el desarrollo”. Los estudios analizan cómo las células madre y extraembrionarias se organizan en modelos sintéticos, permitiendo nuevos avances en biología reproductiva. (Instituto Weizmann de Ciencias) Gracias a estos estudios, el equipo puede comenzar a inferir cuáles son los diferentes mecanismos que se llevan a cabo durante esta segunda semana del desarrollo humano en SEM o modelos embrionarios sintético humanos que igualmente no tienen la capacidad final de desarrollarse y por ejemplo, crear órganos. Otro de los científicos que entrevistó Infobae es Ángel Polanco, que lleva dos años en el Instituto Weizmann y está muy entusiasmado trabajando en el laboratorio de Hanna, investigando las células madres con la embriología y la biología del desarrollo humano. “A diferencia de Bernardo que comenzó a estudiar con embriones de ratones, yo ya entré al laboratorio directamente a trabajar con los modelos de células que asemejan etapas embrionarias humanas, lo que implica demasiada información que hay que tomar en cuenta. Como dice Bernardo, la más notoria es la diferencia morfológica. Pero hay muchos factores implicados además, y aunque el ratón y el humano son diferentes, muchas veces seguimos usando el ratón como referencia para tratar de entender qué funciona y qué no funciona en el humano”, sostuvo Polanco. Polanco sostiene que los embriones modelo creados en laboratorio podrían revolucionar tratamientos de fertilidad y abrir caminos hacia el entendimiento de enfermedades genéticas. Y completó: “En humanos, después de las dos semanas de fertilización y una vez implantado el embrión, es totalmente desconocido qué pasa con él en el útero. Muchos lo llaman la caja negra del desarrollo embrionario humano. Por todas estas cuestiones que menciona Bernardo, es bastante complicado para nosotros saber si el camino que estamos tomando es el adecuado o no, por lo mismo de que no tenemos una referencia de si lo que estamos viendo, si es o no es como debería de ser. Eso es lo fascinante de una investigación nueva. Entre todos como grupo estamos tratando de avanzar lo más que podemos”. Consultado por qué un embrión queda en el útero y otro no, ya sea de forma natural o bajo un tratamiento de reproducción asistida en laboratorio, Oldak indicó que “justamente esa es la pregunta a la que nosotros estamos bastante interesados en buscar una respuesta, porque la verdad es que todas las técnicas de reproducción asistida, han llevado a un nivel bastante avanzado, mejorando la fertilización in vitro y llevar al embrión hasta el periodo de la primera semana viéndolo crecer. Pero luego de la transferencia al útero, muchas veces, alrededor del 70% en ese período, el embrión no se queda y nosotros perdemos completamente contacto con él. Las técnicas de reproducción asistida pierden completamente control del mismo y de lo que está pasando ahí adentro del cuerpo de la mujer”. “Entonces es justamente por eso que estamos tan interesados en estudiar, en este periodo, porque sabemos que hay un contacto con el útero, sabemos que tiene que haber ciertos linajes que deben crecer en ciertas formas, pero específicamente los detalles y cuáles son las variables que hacen que sea exitoso o que no sea exitoso no las conocemos. Todavía siguen siendo una incógnita para nosotros”, agregó. Embriones sintéticos creados en laboratorio simulan procesos humanos únicos, buscando resolver incógnitas sobre el contacto inicial entre embrión y útero. (Instituto Weizmann de Ciencias) ¿Cuáles son las variables que contribuyen a que quede adosado al útero. Cuál es el ambiente ideal, su nutrición, su posición, etc? No tenemos ninguna manera de entrar con un microscopio y ver qué está pasando dentro del útero, por eso, estos estudios con los modelos embrionarios humanos pueden ayudarnos a dar algunas respuestas”, agregó el científico especializado en genómica molecular. Polanco sostuvo que en el laboratorio de Hanna se busca entender el contacto entre el embrión y la madre y poder comprender cómo es que se lleva a cabo esta conexión y simbiosis única. “Cómo se comunican, cómo se nutren entre ellos y cómo sobreviven como un conjunto, cómo se lleva a cabo este proceso y cómo podemos usar esto para que la reproducción asistida pueda ser más exitosa”, precisó. Los científicos son cautelosos a la hora de proyectar inmediatamente resultados que clarifiquen este misterioso panorama, como un secreto mismo de la vida. Los modelos de embriones humanos aportan herramientas para investigar el impacto de medicamentos en el desarrollo temprano, un área poco explorada. (Instituto Weizmann de Ciencias) “Desde que llegaron las células madre como campo en el que se prometió la posibilidad de generar órganos o la posibilidad de diferenciar las células hacia ciertos organismos, la verdad es que ha avanzado muy lento. Sabemos por ejemplo la estructura de un hígado, pero todo el proceso que se lleva a cabo para que las células madre lleguen a ser un hígado no está completamente claro para nosotros porque nos falta esta información de qué está pasando durante el desarrollo. Y entonces ese es otra de las grandes preguntas que estos modelos vienen a intentar resolver, porque nosotros podemos seguir las células desde que son células madres hasta que se vuelven ciertos precursores de ciertos órganos y tratar de entender cuáles son los mecanismos, cuáles son las vías que están involucradas en eso y en poder simplemente sintetizar un hígado en el futuro”, aclaró Oldak. Finalmente, los investigadores se esperanzaron en que su línea de estudios no solamente beneficie a quienes no pueden tener un hijo y sirva incluso para tratar ciertas enfermedades genéticas, hereditarias o no. Este trabajo allana el camino para avances a futuro cercano en materia de fertilidad, pruebas farmacéuticas y trasplantes. Otra aplicación que los científicos tienen en mente es utilizar embriones modelo para evaluar el probable impacto de los medicamentos en embriones humanos reales. Dado que las mujeres embarazadas suelen ser excluidas de los ensayos clínicos, los médicos desconocen los efectos secundarios de incluso algunos de los tratamientos más comunes en mujeres embarazadas y bebés. Dada su auténtica complejidad, los modelos de embriones humanos obtenidos por el grupo de Hanna pueden brindar una oportunidad sin precedentes para arrojar nueva luz sobre los misteriosos orígenes del embrión temprano que es muy difícil de estudiar, tanto por razones éticas como técnicas.
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