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Hace unos días, la prestigiosa revista “Cell” anunció un gran hito en la ciencia moderna. El artículo, titulado “El nacimiento de un mono quimérico con un aporte significativo de células madre embrionarias”, fue escrito en coautoría por el Dr. Zhen Liu como investigador principal y con la colaboración del científico español Miguel Ángel Esteban. Este es un resumen de la investigación realizada. en .
Este estudio demuestra que las células madre pluripotentes de mamíferos tienen una pluripotencia similar a la de las células embrionarias.
Cómo el nacimiento del primer mono quimera te salvará la vida. Foto de : iStock
¿Qué se descubrió?
La pluripotencia de las células madre ha sido demostrada en roedores, pero no antes en otras especies, como los primates no humanos. Anteriormente, se producía un quimerismo deficiente debido a la incapacidad de las células del donante para igualar el estado de desarrollo del embrión huésped.
En este estudio, probamos diferentes condiciones de cultivo celular. Este medio proporciona a las células nutrientes esenciales, sales, factores de crecimiento y otros componentes necesarios para la supervivencia y proliferación celular en un entorno de laboratorio. Los científicos han establecido con éxito células madre embrionarias de mono y han optimizado el procedimiento para cultivar embriones quiméricos.
El estudio marca un importante hito científico, ya que es la primera vez que un mono quimérico nace vivo con una gran cantidad de células donadas. Los investigadores incorporaron una señal fluorescente en las células madre, etiquetándolas con una proteína verde fluorescente (llamada GFP), para que puedan verse a simple vista.
C) Imágenes de fase y GFP de dos embriones quiméricos (#9 y #10) en la etapa de blastocisto antes de la implantación. (D) Imágenes que muestran señales fluorescentes verdes en diferentes partes del cuerpo de un mono quimérico vivo de 3 días (#10). Cao et al., (2023). celúla.
Los investigadores han desarrollado un procedimiento optimizado que aumenta la eficiencia de la integración de estas células pluripotentes en los embriones receptores. La aplicación de este protocolo muestra un alto grado de presencia de células madre embrionarias funcionales en los monos quiméricos resultantes.
Se ha demostrado que las células madre embrionarias de mono en estado pluripotente pueden convertirse en células germinales y células placentarias.
Esto significa que estas células madre embrionarias pueden producir óvulos y espermatozoides. Estas células, llamadas células germinales, tienen la mitad de material genético que el resto de células del cuerpo porque se combinan durante el proceso reproductivo para producir un cigoto (la célula que resulta de la unión de un óvulo y un espermatozoide).
Un diagrama que resume la investigación. Cao et al., (2023). celúla.
¿cómo lo hicieron?
Las células madre embrionarias se obtienen a partir de embriones en las primeras etapas de desarrollo. Son omnipotentes. Esto significa que tanto el embrión como la placenta tienen la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo de célula del cuerpo. A diferencia de las células pluripotentes, tienen la capacidad de diferenciarse sólo en tejidos de las tres capas embrionarias (pero no en tejidos extraembrionarios). Otro tipo de células son las células madre multipotentes, que pueden diferenciarse en diferentes tipos de células sólo a partir de la misma capa germinal.
Por ejemplo, las células pluripotentes inducidas se crean reprogramando (o desdiferenciando) células adultas para que adquieran propiedades similares a las de las células madre embrionarias.
El estado pluripotente transitorio de la masa celular interna del blastocisto (una etapa temprana del desarrollo embrionario de los mamíferos) se puede lograr in vitro estableciendo células madre embrionarias o reprogramando células somáticas en células madre pluripotentes inducidas.
Los investigadores primero establecieron nueve líneas de células madre utilizando células extraídas de embriones de siete días. Luego los cultivaron en medios específicos para aumentar su capacidad de diferenciarse en diferentes tipos de células. También realizaron una serie de pruebas en las células para confirmar que eran pluripotentes. Las células madre fueron marcadas con proteína verde fluorescente, lo que permitió a los investigadores determinar qué tejidos habían crecido a partir de las células madre en los animales que desarrollaron.
“El hecho de que sean pluripotentes significa que se asemejan a las células de los embriones tempranos y por tanto tienen la capacidad de desarrollar tejidos, lo que facilita su posterior detección en animales quiméricos. Para ello se marca con una proteína fluorescente”, comentó el español . científico.
Finalmente, seleccionaron un subconjunto específico de células madre para inyectarlas en embriones tempranos, de cuatro a cinco días de edad. Cuando fueron trasplantados a monas, produjeron 12 embarazos y seis nacimientos. De los 12 embarazos, los monos que nacieron vivos y los fetos que fueron abortados contenían células que crecieron a partir de células madre implantadas en diferentes partes del cuerpo, por lo que los análisis mostraron que eran esencialmente quimeras.
Además de las pruebas de fluorescencia, los investigadores también utilizaron secuenciación genética y otras pruebas para confirmar que las células madre donadas estaban presentes en varios órganos.
Los tejidos que se ha demostrado que contienen células derivadas de células madre incluyen el cerebro, el corazón, los riñones, el hígado y el tracto gastrointestinal.
Las células madre pluripotentes trasplantadas tienen la capacidad de diferenciarse en todos los distintos tejidos que componen el cuerpo del animal in vivo.
En ambos animales, que se cree que son altamente quiméricos, se confirmó la presencia de células derivadas de células madre en los testículos y en las células que eventualmente se convertirán en espermatozoides. Esto significa que este rasgo quimérico se puede transmitir a la descendencia, es decir, se puede heredar.
¿A qué se debe este descubrimiento?
“Este estudio puede ayudar a crear modelos de monos más precisos para estudiar enfermedades neurológicas y otras investigaciones biomédicas”, dijo el autor principal, Zhen Liu.
“Podría usarse para modelar enfermedades humanas mediante la modificación genética de células pluripotentes de donantes. En principio, el quimerismo podría ocurrir entre dos especies de primates no humanos, lo que resultaría en la transferencia de células germinales de las células de donantes. Si hay una contribución a las poblaciones , también podría utilizarse para la conservación de especies”, comentó el científico español Miguel Ángel Esteban.
Añadió además: “Los próximos pasos serán mejorar la eficiencia del proceso de generación de quimeras y modificar el cultivo de células de donantes pluripotentes para que se parezcan más a las de los embriones tempranos. Esperamos que esto último conduzca a monos quiméricos con anomalías epigenéticas asociadas. Creo que así será ayudarle a deshacerse de sus problemas.
Por un lado, la capacidad de generar quimeras o animales quiméricos con células de diferente origen puede ofrecer la posibilidad de generar órganos y tejidos específicos que puedan usarse para trasplantes a humanos. Si pudiéramos generar quimeras con células humanas en órganos específicos de animales. Se puede explorar la posibilidad de utilizar estos órganos para trasplantes humanos.
Sin embargo, las aplicaciones clínicas de estos avances enfrentarán desafíos importantes, incluido el potencial de rechazo inmunológico y, por supuesto, las cuestiones éticas asociadas con la creación y manipulación de animales quiméricos para beneficio humano.
En cualquier caso, este proyecto supone el antes y el después de la ciencia moderna y no dejará indiferente a nadie. Además, abre la puerta a un futuro lleno de posibilidades.
Referencias:
J. Cao et al., (2023). Nacimiento de un mono quimérico con alto aporte de células ES. celúla. Volumen 186, Número 23, p4996-5014. Jiaowei Wang et al. (2023). Generación de mesonefros humanizados en cerdos a partir de células madre pluripotentes inducidas mediante complementación embrionaria. Células madre celulares. Volumen 30, Número 9, p1235-1245. Prosper, F., Verfiley, C.M. (2003). Células madre adultas. Anales del Sistema Sanitario de Navarra, 26(3), 345-356. Recuperado el 12 de noviembre de 2023 de http://scielo.isciii.es/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S1137-66272003000500002&lng=es&tlng=es.
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