No es sorprendente que el uso de embriones humanos para la investigación biológica y médica conlleve muchas preocupaciones éticas. Aunque es correcto proceder con precaución en estos asuntos, el hecho es que mucha ciencia se beneficiaría de poder estudiar la biología humana con mayor precisión.
Una solución radica en herramientas alternativas, lo que los científicos llaman modelos in vitro. Pero a pesar de algunos avances con tejidos adultos, cuando se trata de modelar los procesos de desarrollo temprano del embrión humano, las cosas se complican.
Ahora, los científicos del Instituto de Bioingeniería de EPFL han simulado aspectos de la formación de embriones in vitro a partir de células madre embrionarias.
"Un problema complicado en la construcción confiable de tejidos fuera de un organismo en general es cómo presentar moléculas de señalización clave, también denominadas morfógenos, a las células en cultivo en el momento y la dosis adecuados", dice el profesor de EPFL Matthias Lütolf, cuyo grupo de investigacióndirigió la investigación. "Simplemente exponer una colección de células madre a una sola concentración de un morfógeno termina en una morfogénesis incontrolada porque las células carecen de instrucciones importantes".
Pero en un embrión en desarrollo, las células madre reciben un rango altamente dinámico de concentraciones de morfógeno de los llamados "centros de señalización". Es este gradiente de morfógenos el que le dice a las células madre en qué tipo de células y tejidos especializados se convertirán.
Para implementar este principio, el Dr. Andrea Manfrin en el laboratorio de Lütolf desarrolló un método para exponer células madre embrionarias humanas en cultivo a gradientes de morfógenos, imitando las condiciones de la gastrulación en la vida real, una etapa temprana del desarrollo del embrión donde comienzan sus célulaspara transformarse en diferentes tipos de células y tejidos.
El método consiste en cultivar las células madre en un dispositivo microfluídico, que es un chip con pequeños canales que permiten el control preciso de pequeñas cantidades de líquido. Los investigadores cultivaron células madre en una cámara de cultivo en el chip microfluídico, y pudieronexponerlos a gradientes de concentración cuidadosamente controlados de varios morfógenos.
Los resultados fueron impresionantes: las células se desarrollaron y organizaron en dominios de diferentes tipos de células, dependiendo de la concentración a la que estuvieron expuestos, como lo hacen en el cuerpo. De hecho, los científicos informan que pudieron imitar con éxito aspectos degastrulación, allanando el camino para cultivar tejidos humanos específicos en el laboratorio de una manera más controlada
"Presumimos que diseñar un centro de señalización artificial 'ex vivo' podría permitirnos dirigir la autoorganización de una población de células madre hacia un resultado deseado", explica Manfrin. "Esto tiene ventajas obvias para la ingeniería de tejidos y órganos".
Estas ventajas incluyen nuevas herramientas para pruebas de drogas y medicina regenerativa. La nueva técnica también puede ayudar a los científicos a estudiar procesos relacionados con la biología del desarrollo, como la gastrulación, y podría proporcionar alternativas a la experimentación con animales en algunas áreas de investigación.
"Uno de nuestros objetivos a largo plazo es diseñar órganos para el trasplante", dice Lütolf, que ya está trabajando con grupos en el Hospital de la Universidad de Lausana CHUV y en otros lugares para generar órganos miniaturizados 'organoides' a partir de pacientes derivadoscélulas ". Todavía estamos lejos de cultivar órganos funcionales en un plato; pero el progreso reciente en biología y bioingeniería de células madre me hace optimista de que esto pueda convertirse en una realidad. La clave es comprender mejor cómo las células mismas construyen tejidos y órganos en el embrión."
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Materiales proporcionado por Escuela Politécnica Federal de Lausana . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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