La arquitectura definitiva del cuerpo de los mamíferos se establece poco después de la implantación del embrión en el útero. Los ejes anteroposterior, dorsoventral y mediolateral del cuerpo se organizan bajo el control de redes de genes que coordinan la transcripción deADN en varias regiones del embrión.Los investigadores de la Universidad de Ginebra UNIGE, la Universidad de Cambridge, Reino Unido y el Instituto Federal de Tecnología de Lausana EPFL ahora informan sobre la capacidad de las células madre de ratón para producir pseudoembriones que muestrancapacidades similares. Establecidas a partir de aproximadamente 300 células madre embrionarias solamente, estas estructuras, llamadas gastruloides, muestran características de desarrollo comparables a las de la parte posterior de embriones de 6 a 10 días de edad. El estudio, publicado en la revista Naturaleza muestra que los tres ejes embrionarios principales se forman de acuerdo con un programa de expresión génica similar al de los embriones. Por lo tanto, los gastruloides poseen un potencial notable para el estudio de las primeras etapas del desarrollo embrionario normal o patológico en mamíferos.
El estudio de los procesos que orquestan la formación de embriones de mamíferos tempranos se ve obstaculizado por la dificultad de obtenerlos. El equipo de Alfonso Martínez Arias, profesor del Departamento de Genética de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, descubrió recientemente que, bajo ciertas condiciones,las células madre embrionarias murinas pueden ensamblarse en agregados tridimensionales que se alargan en el cultivo. Estas entidades llamadas "gastruloides" muestran diferentes características de las primeras etapas del desarrollo embrionario.
procesos de desarrollo interdependientes
"Para determinar si los gastruloides se organizan en estructuras embrionarias de buena fe, caracterizamos su nivel de activación genética en diferentes etapas de desarrollo", explica Denis Duboule, profesor del Departamento de Genética y Evolución de la Facultad de Ciencias de la UNIGE y en elInstituto Suizo para la Investigación Experimental del Cáncer de EPFL. Los investigadores identificaron y cuantificaron el ARN transcrito de gastruloides y compararon los genes expresados con los de embriones de 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", dice Leonardo Beccari, científico del grupo de Ginebra y coautor del estudio. Estos pseudoembrionesexpresan genes característicos de los diversos tipos de células progenitoras necesarias para la constitución de futuros tejidos. "La complejidad de los perfiles de expresión génica aumenta con el tiempo, con la aparición de marcadores de diferentes linajes de células embrionarias, muy parecidos a los perfiles observados en los embriones de control".señala Naomi Moris, científica del equipo de Cambridge y coautora del artículo.
Los genes de arquitecto se activan como en el embrión
Durante la formación de los ejes antero-posterior, dorso-ventral y medio-lateral de los gastruloides, los miembros de estos equipos podían visualizar una propiedad asombrosa; los genes Hox 'arquitectos', que normalmente se activan en un orden secuencial preciso en elembrión, fueron igualmente bien activados en gastruloides cultivados in vitro. "La implementación de la red de genes Hox a lo largo del tiempo, que imita la de la cola del embrión, confirma el nivel notablemente alto de autoorganización de gastruloides", explica Mehmet Girgin,genetista en EPFL y co-primer autor del estudio.
Estos pseudoembriones artificiales ofrecerán en algunos casos un método alternativo a la experimentación con animales, de acuerdo con las 3R. El principio de las 3R reducir, reemplazar, refinar se ha establecido internacionalmente como la base del enfoque ético aplicado a la experimentación animalSu objetivo es reducir el número de animales utilizados, refinar las condiciones experimentales para mejorar el bienestar animal y, eventualmente, tratar de reemplazar los modelos animales con otros métodos experimentales siempre que sea posible. Los gastruloides complementarán el uso de embriones animales, reduciendo así su número en el estudio dedesarrollo embrionario de mamíferos.
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Materiales proporcionado por Universidad de Ginebra . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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