Los científicos de la Universidad de Cambridge, en colaboración con el Instituto Hubrecht en los Países Bajos, han desarrollado un nuevo modelo para estudiar una etapa temprana del desarrollo humano, utilizando células madre embrionarias humanas. El modelo se asemeja a algunos elementos clave de un embrión alrededorTiene entre 18 y 21 días de edad y permite a los investigadores observar los procesos subyacentes a la formación del plan del cuerpo humano nunca antes observado directamente. Comprender estos procesos tiene el potencial de revelar las causas de los defectos congénitos y enfermedades humanas, y desarrollar pruebas para estos en embarazadasmujer.
El plan corporal, o plano de un organismo, surge a través de un proceso llamado 'gastrulación'. Durante la gastrulación, se forman tres capas distintas de células en el embrión que luego darán lugar a todos los sistemas principales del cuerpo: el ectodermo produciráel sistema nervioso, el mesodermo de los músculos y el endodermo del intestino.
La gastrulación a menudo se conoce como el período de 'caja negra' del desarrollo humano, porque las restricciones legales impiden el cultivo de embriones humanos en el laboratorio más allá del día 14, cuando comienza el proceso. Este límite se estableció en la etapa donde elel embrión ya no puede formar un gemelo.
Muchos defectos de nacimiento se originan durante este período de 'caja negra', con causas que incluyen alcohol, medicamentos, productos químicos e infecciones. Una mejor comprensión de la gastrulación humana también podría arrojar luz sobre muchos problemas médicos, como infertilidad, aborto espontáneo y trastornos genéticos.
"Nuestro modelo produce parte del modelo de un ser humano", dijo el profesor Alfonso Martínez-Arias, del Departamento de Genética de la Universidad de Cambridge, que dirigió el estudio. "Es emocionante presenciar los procesos de desarrollo que hasta ahora se habían ocultadovista - y del estudio "
Publicado hoy en la revista Naturaleza , el informe describe un método para usar células madre embrionarias humanas para generar un conjunto tridimensional de células, llamadas gastruloides, que se diferencian en tres capas organizadas de manera similar al plan inicial del cuerpo humano.
Para producir gastruloides en el laboratorio, se colocaron cantidades definidas de células madre embrionarias humanas en pequeños pozos, donde formaron agregados apretados. Después del tratamiento con señales químicas, se observó que los gastruloides se alargaban a lo largo del eje de la cabeza a la cola, conocido comoeje anteroposterior, que activa genes en patrones específicos a lo largo de este eje que reflejan elementos de un plan corporal de mamífero.
Los organismos modelo, incluidos los ratones y el pez cebra, han permitido previamente a los científicos obtener algunos conocimientos sobre la gastrulación humana. Sin embargo, estos modelos pueden comportarse de manera diferente a los embriones humanos cuando las células comienzan a diferenciarse. Los modelos animales pueden responder de manera diferente a ciertos medicamentos: el anti-mañanaEl medicamento contra la enfermedad de la talidomida, por ejemplo, pasó los ensayos clínicos después de la prueba en ratones, pero posteriormente condujo a defectos congénitos graves en humanos. Por esta razón, es importante desarrollar mejores modelos de desarrollo humano.
Los gastruloides no tienen el potencial de convertirse en un embrión completamente formado. No tienen células cerebrales ni ninguno de los tejidos necesarios para la implantación en el útero. Esto significa que nunca podrían progresar más allá de las primeras etapas dedesarrollo y, por lo tanto, cumplir con los estándares éticos actuales.
Al observar qué genes se expresaron en estos gastruloides humanos a las 72 horas de desarrollo, los investigadores encontraron una firma clara del evento que da lugar a estructuras corporales importantes como los músculos torácicos, los huesos y los cartílagos, pero no desarrollan el cerebrocélulas.
Los investigadores juzgaron la edad embrionaria humana equivalente de los gastruloides al compararlos con la Colección Carnegie de Embriología. Esta colección oficial contiene un continuo de embriones humanos, incluido el crecimiento diario durante las primeras ocho semanas. Sugieren que los gastruloidesse parecen parcialmente a embriones humanos de 18 a 21 días de edad.
"Este es un nuevo sistema de modelos enormemente emocionante, que nos permitirá revelar y probar los procesos de desarrollo embrionario humano temprano en el laboratorio por primera vez", dijo la Dra. Naomi Moris en el Departamento de Genética de la Universidad de Cambridge, yprimer autor del informe: "Nuestro sistema es un primer paso para modelar el surgimiento del plan del cuerpo humano y podría resultar útil para estudiar lo que sucede cuando las cosas salen mal, como los defectos de nacimiento".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Cambridge . Original escrito por Jacqueline Garget. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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