Cómo el nacimiento del primer mono quimérico podría salvarte la vida

Hace unos días, la prestigiosa revista Cell publicaba un gran hito de la ciencia moderna. El artículo titulado Live birth of chimeric monkey with high contribution from embryonic stem cells, (Nacimiento vivo de un mono quimérico con gran aporte de células madre embrionarias) recoge el trabajo llevado a cabo entre varias instituciones chinas con la doctora Zhen Liu como investigadora principal y con la colaboración del científico español Miguel Ángel Esteban.

Este estudio demuestra que las células madre pluripotentes de mamíferos poseen una pluripotencia similar a la de las células embrionarias.

¿Qué se ha descubierto?

La pluripotencia de las células madre se había demostrado en roedores, pero nunca antes en otras especies como primates no humanos. Ya que, anteriormente, se había logrado un quimerismo deficiente debido a la incapacidad de las células del donante para igualar el estado de desarrollo de los embriones del huésped.

Durante este estudio, han ensayado diferentes condiciones de cultivo celular, este medio de cultivo proporciona a las células los nutrientes esenciales, sales, factores de crecimiento y otros componentes necesarios para su supervivencia y proliferación en un entorno de laboratorio. Los científicos han logrado establecer células madre embrionarias de mono, optimizando así un procedimiento para el cultivo de embriones quiméricos.

Este estudio ha supuesto un gran hito científico, ya que es la primera vez que nace vivo un mono quimérico portando una gran cantidad de células donadas. Tanto, que es posible observarla a simple vista, pues que los investigadores incluyeron señales de fluorescencia en las células madre, marcando con una proteína verde fluorescente (denominada GFP).

Los investigadores han desarrollado un procedimiento optimizado que mejora la eficiencia de incorporación de estas células pluripotentes en los embriones receptores. La aplicación de este protocolo muestra una alta presencia de las células madre embrionarias funcionales en el mono quimérico resultante.

Se demuestra que las células madre embrionarias de mono en estado pluripotente pueden desarrollarse en células germinales y de placenta.

Esto significa que estás células madre embrionarias pueden dar lugar a óvulos y espermatozoides. Estas células, denominadas germinales, tienen la mitad de material genético que el resto de células del organismo, ya que durante el proceso de reproducción se combinaran para dar lugar al cigoto (la célula resultante de la unión de un óvulo y un espermatozoide).

¿Cómo lo han hecho?

Las células madre embrionarias se obtienen de embriones en las primeras etapas del desarrollo. Son totipotentes, lo que significa que tienen la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo de célula del cuerpo, tanto del embrión como de la placenta. A diferencia de las células pluripotentes, que tienen la habilidad de diferenciarse solamente a tejidos procedentes de las tres capas embrionarias (pero no del tejido extraembrionario). Otro tipo celular sería, las células madre multipotenciales, que son capaces de diferenciarse a distintos tipos celulares procedentes solamente de la misma capa embrionaria.

Las células pluripotentes inducidas, por ejemplo, se crean reprogramando (o desdiferenciando) células adultas para que adquieran características similares a las células madre embrionarias.

El estado pluripotente transitorio de la masa celular interna en el blastocisto (etapa temprana del desarrollo embrionario en mamíferos) se puede capturar in vitro mediante el establecimiento de células madre embrionarias o la reprogramación de células somáticas en células madre pluripotentes inducidas.

Los investigadores establecieron primero nueve líneas de células madre, mediante células extraídas de embriones de 7 días de edad. A continuación, las hicieron crecer en un medio de cultivo específico para darles una mayor capacidad de diferenciarse en distintos tipos de células. Asimismo, realizaron una serie de pruebas en las células para confirmar que eran pluripotentes. Las células madre se marcaron con una proteína fluorescente verde para poder determinar qué tejidos habían crecido a partir de ellas en cualquier animal que se desarrollase.

“Que sean pluripotentes implica que son similares a las células del embrión temprano y por ello tienen capacidad de desarrollar tejidos, y se las marca con una proteína fluorescente para facilitar su posterior detección en el animal quimérico”, comenta el científico español.

Finalmente, seleccionaron un subconjunto particular de células madre para inyectarlas en embriones tempranos que tenían entre 4 y 5 días. Estos se implantaron en macacos hembras, lo que resultó en doce embarazos y seis nacimientos vivos. De los 12 embarazos, el análisis confirmó que un mono que nació vivo y un feto abortado eran sustancialmente quiméricos, puesto que contenían células que crecieron a partir de las células madre implantadas en distintas partes de su cuerpo.

Además de las pruebas de fluorescencia, los investigadores también usaron la secuenciación de genes y otras pruebas para confirmar la presencia de las células madre donadas en diferentes órganos.

Los tipos de tejido que probaron que contenían las células derivadas de células madre incluían el cerebro, el corazón, los riñones, el hígado y el tracto gastrointestinal.

Las células madre pluripotentes implantadas poseen la capacidad de diferenciarse in vivo en todos los diversos tejidos que componen el cuerpo del animal.

En ambos animales considerados altamente quiméricos, se confirmó la presencia de células derivadas de células madre en los testículos y en las células que eventualmente se convierten en espermatozoides. Esto implica que este rasgo quimérico podría ser transmisible a la descendecia, es decir, heredable.

¿Para qué sirve este hallazgo?

En palabras de la autora principal Zhen Liu: “Este trabajo podría ayudarnos a generar modelos de monos más precisos para el estudio de enfermedades neurológicas, así como para otros estudios biomédicos«.

“Se podría utilizar para modelar enfermedades humanas a través de la modificación génica de las células pluripotenciales donantes. En principio, podría también emplearse para la conservación de especies, si el quimerismo se hace entre dos especies de primates no humanos y hay contribución de las células donantes a la línea celular germinal”, comenta el científico español Miguel Ángel Esteban.

También añade: “Los siguientes pasos consistirán en mejorar la eficiencia del proceso de generación de quimeras y modificar el cultivo de las células pluripotenciales donantes para que se parezcan más aún a las del embrión temprano. Creemos que esto último ayudará a hacer que los monos quiméricos no tengan problemas relacionados con anomalías epigenéticas”.

Por otro lado, la capacidad de generar quimeras o animales quiméricos con células de diferentes orígenes podría dar la posibilidad de generar órganos y tejidos específicos que podrían ser utilizados en trasplantes humanos. Si se lograse generar quimeras con células humanas en ciertos órganos de un animal. Se podría explorar la posibilidad de utilizar esos órganos para trasplantes en humanos.

No obstante, la aplicación clínica de estos avances enfrentaría desafíos significativos, como la posibilidad de un rechazo inmunológico, y por supuesto los problemas éticos asociados a la creación y manipulación de animales quiméricos para el beneficio humano.

En cualquier caso, este proyecto ha supuesto un antes y un después en la ciencia moderna que no deja indiferente a nadie. Además, abre las puertas a un futuro lleno de posibilidades.

Referencias: