El nuevo artículo es el resultado de análisis computacionales hercúleos, en los que participaron investigadores de Alemania, España y el Reino Unido, para comprender mejor el papel que desempeñan los retrovirus antiguos en el desarrollo embrionario temprano: cómo dañan y cómo ayudan. Surgió del trabajo que Singh había realizado como estudiante de doctorado en el Centro Max Delbrück en Berlín, cuando recopiló conjuntos de datos de 11 estudios para rastrear minuciosamente células madre embrionarias individuales desde la fertilización hasta la implantación.
Realizó un análisis que agrupó las células en función de la similitud de su expresión génica. La mayoría se agruparon de acuerdo con los marcadores genéticos que determinan su destino dentro del embrión en crecimiento, por ejemplo, si se convertirán en parte del ectodermo, el precursor de las células de la piel y el cerebro, o el endodermo, que se convierte en tejidos respiratorios y digestivos.
Pero un grupo no parecía marcado para ningún tipo de futuro. En cambio, tenían las firmas de daño en el ADN y precursores de la apoptosis, un mecanismo controlado que el cuerpo utiliza para eliminar las células estresadas o dañadas. Este daño, sospechaba Singh, era la tarjeta de presentación de LINE-1. El equipo de Singh denominó a estas células dañadas «Rechazos», un guiño a su causa de muerte: RE para «retroelementos» como LINE-1, «rechazado» del embrión en crecimiento.
En el quinto día del embrión después de la fertilización, el equipo de Singh descubrió que los REjects que se autodestruyen todavía existen junto con las células sanas por las que se sacrificarán para proteger. Pero las células supervivientes expresan algo que las Rechazadas no expresan: HERVH. A pesar de ser otro antiguo invasor, HERVH en realidad suprime LINE-1, protegiendo a las células pluripotentes del daño y asegurando que puedan continuar dividiéndose. “Es una especie de relación romántica”, dice Singh. “Estos retrovirus habían invadido para matar el sistema y ahora están trabajando para proteger el sistema contra otros retrovirus”.
El embrión de cinco días está rodeado por una capa externa de células que pronto se convertirán en la placenta. LINE-1 también está activo dentro de estas células, pero a diferencia de los REjects, no mueren. Singh sospecha que debido a que la placenta solo permanece durante nueve meses, en lugar de toda una vida, sus células no duran lo suficiente como para que el daño al ADN sea importante.
Estos hallazgos son «notable», dice Ware. Pero sacar conclusiones sólidas sobre el desarrollo embrionario en el útero basado en un estudio de laboratorio es complicado. Si bien la expresión de LINE-1 y HERVH parecía mutuamente excluyente (los rechazos expresaban LINE-1 y no HERVH, y viceversa para las células sobrevivientes), estos investigadores no tenían forma de encontrar evidencia directa de que HERVH controla LINE-1, dice Cedric Feschotte, biólogo molecular. y profesor de genética en la Universidad de Cornell que no participó en este estudio. Ware agrega que también se desconoce si los REjects son simplemente basura o si cumplen un papel funcional, aunque breve, en el embrión en desarrollo.
La investigación con células madre embrionarias también es difícil porque es éticamente complicada. Muchas regiones no lo permiten, y en aquellas que sí lo permiten, los investigadores confían en los embriones sobrantes, congelados con aproximadamente cinco días de edad, donados por los padres después de haber tenido un ciclo de FIV exitoso. Dado que estos embriones se observan fuera del cuerpo de los padres, los investigadores «no pueden descartar que algunos de los resultados sean un artefacto del cultivo in vitro», dice Feschotte.
Con la introducción de embriones sintéticos, bolas tridimensionales de células derivadas de células madre en lugar de espermatozoides y óvulos, Feschotte cree que los científicos pueden responder algunas de estas preguntas persistentes.
Singh dice que la capacidad de seleccionar células pluripotentes de las células REject dentro del embrión temprano será indispensable para los investigadores que estudian medicina regenerativa, que necesitan poder cultivar diferentes tipos de tejidos corporales para crear modelos de laboratorio de enfermedades. La identificación de las posibles causas del daño de las células embrionarias también amplía nuestra comprensión del embarazo temprano. Quizás algún día, dice Feschotte, monitorear los niveles de expresión de LINE-1 en embriones que crecen en clínicas de fertilidad pueda ayudar a explicar las pérdidas muy tempranas en la etapa de implantación.
Pero más que nada, estos hallazgos ilustran que el genoma no es solo un manual de instrucciones sino un ecosistema completo. “Hay interacciones entre presas y depredadores”, dice Feschotte. «Todas estas interacciones biológicas realmente complicadas, todas están sucediendo en el genoma».