En la primera semana, el óvulo humano fertilizado se convierte en una bola hueca de 200 células y luego se implanta en la pared del útero. Durante las próximas tres semanas, se descompone en tejidos característicos del cuerpo humano.
Y esas pocas semanas cruciales siguen siendo, en su mayor parte, una caja negra.
“Conocemos los conceptos básicos, pero no conocemos los detalles muy finos”, dijo Jacob Hanna, biólogo evolutivo del Instituto de Ciencias Weizmann en Israel.
El Dr. Hanna y varios otros biólogos están tratando de descubrir estos detalles creando modelos de embriones humanos en el laboratorio. Engatusan a las células madre para que se organicen en grupos que toman algunas de las características distintivas cruciales de los embriones reales.
Este mes, el equipo de la Dra. Hanna en Israel, así como grupos en Gran Bretaña, Estados Unidos y China, publicaron informes sobre estos ensayos. Los estudios, que aún no han sido publicados en revistas científicas, han atraído un gran interés por parte de otros científicos, que han esperado durante años que tales desarrollos puedan finalmente arrojar luz sobre algunos de los misterios de la evolución humana temprana.
Los especialistas en ética han advertido durante mucho tiempo que el advenimiento de los modelos de embriones complicaría aún más la ya compleja organización de esta investigación. Pero los científicos detrás de este nuevo trabajo se apresuraron a enfatizar que no habían creado embriones reales y que sus colecciones de células madre no podrían dar lugar a un ser humano.
“Nuestros objetivos nunca tienen el propósito de la reproducción humana”, dijo Tianqing Li, biólogo evolutivo de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Kunming en China, quien dirigió uno de los nuevos estudios.
En cambio, el Dr. Lee y sus colegas científicos esperan que los modelos de embriones conduzcan a nuevos tratamientos para la infertilidad e incluso enfermedades como el cáncer.
“Estamos haciendo esto para salvar vidas, no para crearlas”, dijo Magdalena Zernica Goetz, bióloga del desarrollo de la Universidad de Cambridge y Caltech, quien dirigió otro esfuerzo.
Durante décadas, los únicos fetos humanos que los biólogos del desarrollo podían estudiar eran muestras recolectadas de abortos espontáneos o abortos. Como resultado, los científicos se quedan con preguntas profundas sobre el comienzo del desarrollo humano. El treinta por ciento de los embarazos fallan en la primera semana y otro 30 por ciento fallan durante la implantación. Los investigadores no pudieron explicar por qué la mayoría de los embriones no sobrevivieron.
Después del desarrollo de la fertilización in vitro en la década de 1970, los científicos comenzaron a estudiar los embriones donados por las clínicas de fertilidad. Algunos países han prohibido la búsqueda, mientras que otros han permitido que continúe, por un máximo de 14 días. Para entonces, el embrión humano empieza a adquirir algunas de sus características principales. Una estructura llamada línea primaria, por ejemplo, regula la disposición de la cabeza a los pies que tomará el cuerpo.
Durante años, la regla de los 14 días fue discutible porque no todos podían mantener vivos los embriones unos días después de la fertilización. Las cosas se complicaron aún más en 2016, cuando el grupo de la Dra. Zernicka-Goetz y otro equipo lograron mantener vivos los embriones cerca de los 14 días. Los embriones no vivieron más porque los científicos los destruyeron.
Este logro llevó a los científicos a discutir la posibilidad de permitir que los embriones se desarrollen en los últimos 14 días. Pero incluso si estos experimentos se legalizaran, seguirían siendo difíciles de realizar porque el suministro de embriones donados es escaso.
En los últimos años, los investigadores han estado buscando una forma más fácil de estudiar embriones: haciendo modelos de ellos en el laboratorio. Los científicos han aprovechado el hecho de que las células madre, en las condiciones ambientales adecuadas, pueden convertirse en nuevos tipos de tejido.
Los adultos tienen células madre en solo unas pocas partes del cuerpo. En la piel, por ejemplo, las células madre producen una gran cantidad de nuevas células que curan las heridas. Por otro lado, en los embriones tempranos, todas las células tienen el potencial de transformarse en una variedad de tejidos.
El año pasado, el equipo de la Dra. Zernicka-Goetz y el equipo de la Dra. Hanna utilizaron células madre embrionarias de ratones para hacer modelos de embriones. Desde entonces, él y otros científicos han intentado hacer lo mismo con células madre embrionarias humanas.
Cada equipo usó un método diferente, pero todos se benefician de la misma biología básica. En el momento en que un embrión humano se implanta en el útero, sus células han comenzado a divergir en diferentes tipos. Un tipo de célula continúa produciendo las células del cuerpo. Otras especies producirán tejido amniótico durante el desarrollo, como la placenta. Estos tipos de células se envían señales moleculares entre sí que son esenciales para su desarrollo.
Los investigadores persuadieron a las células madre para que imitaran algunos de estos tipos de células y luego las mezclaron. Las células se agruparon y se organizaron espontáneamente en grupos. Las células destinadas a convertirse en un embrión se congregan en el centro, mientras que otros tipos migran hacia el exterior.
A medida que las células se comunican entre sí, se dividen y forman nuevas estructuras que parecen partes de embriones. Por ejemplo, el Dr. Mo Ebrahimkhani, biólogo del desarrollo de la Universidad de Pittsburgh, y sus colegas observaron la formación del saco vitelino en su experimento. Desde el saco vitelino, incluso observaron el desarrollo de progenitores de células sanguíneas.
La Dra. Zernica-Goetz y sus colegas también monitorearon el desarrollo de células que se asemejan a los precursores de óvulos y espermatozoides.
“Fue muy emocionante”, dijo la Dra. Zernica-Goetz. “A veces es difícil creer que estas células madre están creciendo en estas estructuras”.
Si los científicos pueden crear modelos de embriones cercanos y confiables, podrán realizar experimentos a gran escala para probar las posibles causas de la falla del embarazo, como infecciones virales y mutaciones genéticas.
Los modelos también podrían conducir a otros avances médicos, señaló Insoo Hyun, miembro del Centro de Bioética de la Facultad de Medicina de Harvard que no participó en los nuevos estudios.
“Una vez que los modelos de embriones están en su lugar y se puede dibujar sobre ellos, esta puede ser una forma interesante de detectar los medicamentos que toman las mujeres durante el embarazo”, dijo. “Eso sería muy util.”
vio Hanna y el Dr. Ebrahim Khani también exploran el potencial del uso de modelos de embriones como una nueva forma de terapia con células madre para enfermedades como el cáncer.
En los trasplantes tradicionales de células madre, los médicos extraen células madre sanguíneas de la médula ósea antes de destruir las células cancerosas con radiación o quimioterapia. Luego devuelven células sanas al cuerpo.
Desafortunadamente, este método no tiene una alta tasa de éxito. Algunos investigadores han sugerido que es más probable que las formas anteriores de células madre curen a los pacientes.
Los modelos de embriones pueden hacer posible que los médicos retrocedan en el tiempo. Los investigadores tomaron células de la piel de un paciente y las rociaron con productos químicos para ponerlas en un estado similar al de las células madre. Con otros baños químicos, estas células madre se pueden convertir en un modelo embrionario, que a su vez puede convertirse en las primeras células sanguíneas que necesita un paciente después de un trasplante.
Allison Mutry, bióloga evolutiva de la Universidad de California en San Diego, que no participó en los nuevos estudios, advirtió que los nuevos estudios solo mostraban un paso inicial. Por un lado, mientras que las técnicas a veces resultaban en racimos similares a los de los fetos, a menudo fallaban.
“El trabajo aún está en sus primeras etapas y los métodos actuales están lejos de ser confiables”, dijo el Dr. Mutari.