Un grupo de investigadores de la Universidad de Cambridge obtuvo el primer embrión sintético de ratón que alcanzó un récord de desarrollo de 8,5 días, con un cerebro y un corazón que late: es un laboratorio viviente para estudiar enfermedades sin necesidad de hacer pruebas con animales. Este grupo también trabaja en el desarrollo de un embrión humano del mismo tipo. Es decir, hecho sin fertilizar un óvulo con un espermatozoide, sino desarrollando tipos especializados de células a partir de células madre.

La investigación ha sido publicada en Nature por el grupo de la Universidad de Cambridge dirigido por Magdalena Zernicka-Goetz, con Gianluca Amadei y Charlotte Handford de Cambridge y Caltech.

El mismo grupo de investigación había obtenido en 2017 el primer embrión sintético a partir de células madre embrionarias. Incluso entonces era un embrión de ratón, pero no pudo pasar por todas las etapas de desarrollo.

Ahora, los investigadores imitaron los procesos naturales en el laboratorio guiando los tres tipos de células madre que se encuentran en el desarrollo temprano de los mamíferos hasta el punto en que empiezan a interactuar. Al inducir la expresión de un conjunto concreto de genes y establecer un entorno único para sus interacciones, los investigadores consiguieron que las células madre "hablaran" entre sí.

Las células madre se autoorganizaron en estructuras que progresaron a través de las sucesivas etapas de desarrollo hasta tener corazones que latían y las bases del cerebro, así como el saco vitelino donde el embrión se desarrolla y obtiene los nutrientes en sus primeras semanas. A diferencia de otros embriones sintéticos, los modelos desarrollados por Cambridge llegaron al punto en que todo el cerebro, incluida la parte anterior, comenzó a desarrollarse. Se trata de un punto de desarrollo más avanzado que el que se ha alcanzado en cualquier otro modelo derivado de células madre.

En este nuevo experimento se utilizó una combinación de células madre embrionarias, células de la estructura necesaria para nutrir al embrión (trofoblasto) y células extraembrionarias (ETiX), todas ellas procedentes de ratones.

El embrión se desarrolló a lo largo de ocho días y medio, dando lugar a una estructura compleja y diferenciada que incluye ciertas regiones del cerebro, el tubo neural que da lugar al sistema nervioso, una estructura similar al corazón capaz de latir y otra similar al intestino. En este verdadero laboratorio viviente en miniatura, los investigadores también demostraron que podían reproducir las características observadas en los llamados ratones de laboratorio "knockout", ratones privados de un gen con el fin de estudiar las características fisiológicas o las causas de las enfermedades.

Mientras tanto, según informa el Instituto Tecnológico de California (Caltech), el mismo grupo de investigación está trabajando en un modelo de embrión humano análogo al de ratón que se acaba de obtener, y el objetivo es estudiar fenómenos éticamente imposibles de observar en embriones naturales y obtener órganos para trasplantes. También se procura poder comprender pasos cruciales del desarrollo embrionario que, de otro modo, sería imposible observar en embriones humanos reales. Si en el futuro la técnica probada en ratones tiene éxito también con células madre humanas, será posible construir órganos en el laboratorio para trasplantar a pacientes en lista de espera. "Hay muchas personas en el mundo que esperan años para recibir un trasplante", señala Zernicka-Goetz. "Lo que hace que nuestro trabajo sea tan emocionante es que los conocimientos resultantes pueden utilizarse para cultivar órganos humanos sintéticos para salvar vidas en el futuro". El cultivo de órganos, concluye, "también nos ayudaría a entender mejor cómo se fabrican y a tratarlos con mayor eficacia".