Mientras tanto, el equipo de Hanna en Israel estaba cultivando modelos de embriones de ratón de manera similar, como describieron en un artículo en Celúla que se publicó poco antes que el artículo del grupo de Zernicka-Goetz. Los modelos de Hanna también se hicieron únicamente a partir de células madre embrionarias, algunas de las cuales habían sido manipuladas genéticamente para convertirse en TSC y células XEN. “Todo el embrión lleno de órganos sintéticos, incluidas las membranas extraembrionarias, puede generarse comenzando solo con células madre pluripotentes ingenuas”, dijo Hanna.
Los modelos de embriones de Hanna, como los realizados por Zernicka-Goetz, pasaron por todas las primeras etapas de desarrollo esperadas. Después de 8,5 días, tenían una forma tosca del cuerpo, con cabeza, brotes de extremidades, corazón y otros órganos. Sus cuerpos estaban unidos a una pseudoplacenta hecha de TSC por una columna de células como un cordón umbilical.
“Estos modelos de embriones recapitulan muy bien la embriogénesis natural”, dijo Zernicka-Goetz. Las principales diferencias pueden ser consecuencias de la formación incorrecta de la placenta, ya que no puede entrar en contacto con el útero. Las señales imperfectas de la placenta defectuosa pueden afectar el crecimiento saludable de algunas estructuras de tejido embrionario.
Sin un mejor sustituto de la placenta, «queda por ver cuánto más se desarrollarán estas estructuras», dijo. Es por eso que cree que el próximo gran desafío será llevar modelos de embriones a través de una etapa de desarrollo que normalmente requiere una placenta como interfaz para los sistemas sanguíneos circulantes de la madre y el feto. Nadie ha encontrado aún la forma de hacerlo in vitro, pero ella dice que su grupo está trabajando en ello.
Hanna reconoció que estaba sorprendido por lo bien que los modelos de embriones continuaron creciendo más allá de la gastrulación. Pero agregó que después de trabajar en esto durante 12 años, “estás emocionado y sorprendido en cada hito, pero en uno o dos días te acostumbras y lo das por sentado, y te enfocas en el próximo objetivo”.
Jun Wu, biólogo de células madre del Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas en Dallas, también se sorprendió de que los modelos de embriones hechos solo con células madre embrionarias puedan llegar tan lejos. “El hecho de que puedan formar estructuras similares a embriones con una clara organogénesis temprana sugiere que podemos obtener tejidos aparentemente funcionales fuera del útero, basados únicamente en células madre”, dijo.
En otro problema, resulta que los modelos de embriones no tienen que crecer a partir de células madre embrionarias literales, es decir, células madre extraídas de embriones reales. También se pueden cultivar a partir de células maduras tomadas de usted o de mí y regresar a un estado similar al de las células madre. La posibilidad de tal “rejuvenecimiento” de los tipos de células maduras fue el descubrimiento revolucionario del biólogo japonés Shinya Yamanaka, que le valió una parte del Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2012. Estas células reprogramadas se denominan células madre pluripotentes inducidas y se fabrican mediante la inyección de células maduras (como las células de la piel) con algunos de los genes clave activos en las células madre embrionarias.
Hasta ahora, las células madre pluripotentes inducidas parecen ser capaces de hacer casi todo lo que las células madre embrionarias reales pueden hacer, incluido el crecimiento en estructuras similares a embriones in vitro. Y ese éxito parece cortar la última conexión esencial entre los modelos de embriones y los embriones reales: no se necesita un embrión para hacerlos, lo que los coloca en gran medida fuera de las regulaciones existentes.
Cultivo de órganos en el laboratorio
Incluso si los modelos de embriones tienen una similitud sin precedentes con los embriones reales, todavía tienen muchas deficiencias. Nicolas Rivron, biólogo de células madre y embriólogo del Instituto de Biotecnología Molecular de Viena, reconoce que “los modelos de embriones son rudimentarios, imperfectos, ineficientes y carecen de la capacidad de dar lugar a un organismo vivo”.
La tasa de fracaso para los modelos de embriones en crecimiento es muy alta: menos del 1 por ciento de los grupos de células iniciales llegan muy lejos. Anomalías sutiles, en su mayoría relacionadas con el tamaño desproporcionado de los órganos, a menudo las eliminan, dijo Hanna. Wu cree que se necesita más trabajo para comprender tanto las similitudes con los embriones normales como las diferencias que pueden explicar por qué los modelos de embriones de ratón no han podido crecer más allá de los 8,5 días.