Conoce a los embriones artificiales que se llaman extraños y espectaculares

Vídeo de cultivo de embriones sintéticos Universidad de Michigan, Ann Arbor | Editado por MIT Technology review

Las células madre viven solo unos pocos días, alojadas entre diminutos pilares en la superficie de un compartimento de microfluidos. Sin embargo, durante ese tiempo, el video stop motion muestra las células multiplicándose, cambiando y organizándose en esferas huecas.

Están siguiendo su último programa: tratar de convertirse en un embrión. Y lo están haciendo sorprendentemente bien.

Hoy, investigadores de la Universidad de Michigan están informando que han aprendido a fabricar eficientemente modelos realistas de embriones humanos a partir de células madre. Piensan que el avance les permitirá probar medicamentos para la fertilidad y estudiar las primeras fases del embarazo, pero también plantea nuevos problemas legales y éticos.

Los embriones artificiales se hicieron persuadiendo a las células madre para que formaran espontáneamente diminutas estructuras en forma de bola que incluyen los comienzos de un saco amniótico y las células internas del embrión (la parte que se convertiría en las extremidades, la cabeza y el resto del cuerpo de una persona). ) aunque carecen de los tejidos necesarios para formar una placenta.

Es asombroso cuánto se parece a un embrión humano, dice Alfonso Martínez Arias, genetista de la Universidad de Cambridge que está familiarizado con los hallazgos de la investigación, publicados hoy en la revista Nature. Este es particularmente espectacular.

Por ahora, dicen los científicos, estos no son verdaderos embriones y carecen de la capacidad de convertirse en una persona. Sin embargo, a medida que avanzan investigaciones similares en Europa y China, surgen dudas sobre qué tan cerca están realmente los científicos de crear sintéticamente embriones humanos viables en sus laboratorios.

Hasta ahora, los equipos han podido persuadir a las células madre para que recapitulen varias partes tempranas clave del viaje del embrión, como formar los comienzos del tejido nervioso y los espermatozoides o los óvulos, y tomar decisiones tempranas como qué será la cabeza de un animal y qué será. ser la cola (ver 10 Tecnologías innovadoras 2018: Embriones artificiales).

A los desarrollados por el equipo de Michigan, dirigido por el bioingeniero Jianping Fu y la bióloga Deborah Gumucio, solo se les permitió vivir cuatro días y no tienen todos los tipos de células necesarios para calificar como un embrión real, como se conoce al embrión implantado. y es probable que tengan otras anomalías y limitaciones.

Pero los científicos creen que no pasará mucho tiempo antes de que puedan sintetizar embriones en el laboratorio que sean casi indistinguibles de los creados naturalmente. La investigación sobre embriones de ratón artificiales ya ha progresado hasta el punto en que los científicos los están transfiriendo a madres sustitutas y tratando de crear animales vivos, aunque aún no lo han logrado.

La preocupación es que si los científicos pudieran hacer embriones humanos en el laboratorio, alguien podría usar los sistemas para generar personas modificadas genéticamente, un escenario distópico similar a los criaderos centrales descritos en la novela. Nuevo mundo valiente .

En diciembre pasado, Martínez Arias se unió a Fu y varios otros que escribieron una editorial pidiendo a los reguladores que permitan la investigación científica con los modelos, pero promulguen una prohibición legal de usarlos para intentar iniciar un embarazo. Instamos a los reguladores a que prohíban el uso de entidades basadas en células madre con fines reproductivos, dijeron.

Fu dice que solo un loco intentaría crear una persona usando un embrión sintético. Sin embargo, dado el rápido avance de la ciencia, considera importante una prohibición legal. Muchos científicos están tratando de traspasar los límites y la gente está cruzando los límites. Si dejas que los científicos se autorregulen, así es como ocurrieron los bebés editados genéticamente. No confío en la autorregulación, dice Fu.

Así es como lo hicieron

Se sabe que las células madre que quedan en un plato se convertirán espontáneamente en músculo cardíaco y comenzarán a latir. Además, hay organoides cerebrales en forma de gotas que emiten ondas eléctricas y minitripas que se pueden usar para probar si las drogas funcionan.

La nueva investigación va más allá, imitando de manera eficiente los primeros días de desarrollo de un embrión. Según el informe, el equipo de Fu colocó células madre individuales en pequeñas ranuras en un chip de microfluidos y luego proporcionó señales químicas que las ayudaron a comenzar a dividirse y tomar la forma de un embrión.

El equipo de Michigan, cuyos resultados preliminares fueron noticia en 2017, ahora dice que puede hacer que las células madre se conviertan en estructuras similares a embriones más del 90 % de las veces, y que han producido cientos de ellas.

Este es el nuevo estándar de controlabilidad, lo que lo convierte en una plataforma experimental, dice Fu. Cada canal tiene muchas cámaras y cada una puede atrapar una pequeña bola de células madre pluripotentes. Los productos químicos solo llegan a un lado de la bola, por lo que está muy controlado cuándo y dónde se estimulan las células madre.

Para los biólogos del desarrollo, aquellos que estudian cómo se forman los cuerpos, los sistemas que modelan el embrión humano son motivo de gran entusiasmo. Fu dice que los equipos en Japón y el Reino Unido ya están utilizando el dispositivo de microfluidos de Michigan para investigar cómo ciertas células en el embrión se designan como futuros espermatozoides u óvulos. Si pueden determinar eso, podría conducir a formas de producir células reproductivas para las personas que carecen de ellas.

Confusión de financiación

El rápido desarrollo de modelos de embriones plantea un desafío para los Institutos Nacionales de Salud, que no están seguros de poder financiar este tipo de investigación debido a una ley que les prohíbe pagar experimentos con embriones humanos. Esa ley, la Enmienda Dickey-Wicker, está escrita para decir que cualquier organismo humano hecho de células contaría como un embrión.

Debido a que no es obvio qué califica como un organismo (ese término significa una forma de vida, pero no está definido en la ley), la agencia ha comenzado a pasar solicitudes de subvenciones de investigadores como Fu a un comité directivo especial de investigación de embriones humanos integrado por funcionarios de la agencia que determinará si violarían el estatuto.

No tenemos una política de financiamiento, pero debemos evaluar cada subvención que plantee inquietudes, dice Carrie Wolinetz, directora asociada de política científica de los NIH. Pueden decir que [esto] representa un riesgo legal demasiado grande. Ella está de acuerdo en que la pregunta es si las entidades similares a embriones como las que está creando Fu podrían constituir un organismo o no, y agrega que esta es un área de investigación y ciencia que evoluciona muy rápidamente y queremos entenderla.

Para hacer eso, el NIH está participando en un taller de un dia , previsto para principios del próximo año en las Academias Nacionales, en Washington. Los objetivos del taller incluyen tratar de identificar las diferencias entre los sistemas modelo de embriones de mamíferos y los embriones de mamíferos auténticos. Además, la Sociedad Internacional para la Investigación de Células Madre, una organización científica que representa a los biólogos de células madre, dice que abordará los modelos de laboratorio mientras revisa sus pautas para los científicos.

La política no puede seguir el ritmo

La confusión de financiamiento, dicen los científicos, se ha visto agravada por los recientes cambios en la política federal que limitan el dinero para la investigación relacionada con el aborto. En junio, el Departamento de Salud y Servicios Humanos dijo que terminaría todas las investigaciones gubernamentales que empleen tejido fetal procedente de abortos electivos. Todavía puede financiar a científicos académicos, pero solo después de una revisión ética involucrada.

Como parte de la represión, que en su mayoría se atribuyó a la política del aborto, el HHS dijo que trabajaría para garantizar que se financien y aceleren las alternativas al tejido fetal e indicó que priorizaría los modelos que imitan a los embriones. Sin embargo, cuando una rama del NIH emitió invitaciones para solicitar dinero para desarrollar alternativas de tejido fetal este año, la solicitud excluyó específicamente los sistemas modelo de embriones humanos hechos de células madre.

Los científicos dicen que tales contradicciones muestran que la financiación está siendo influenciada por la política. Es extraño: los organoides cerebrales están bien, pero vagamente el embrión no, dijo un investigador, que quería hablar extraoficialmente porque tiene subvenciones pendientes.

Esta semana, en un informe separado , un equipo de la Universidad Rockefeller describió cómo imitaron grupos de células cuya organización es similar a la formación temprana del cerebro, el sistema nervioso y la piel de un embrión de un mes. En esa etapa, un embrión humano es una diminuta estructura parecida a un camarón con pequeños brotes de extremidades.

Los investigadores de Rockefeller, dirigidos por Eric Siggia y Ali Brivanlou, llaman neuroloides a sus estructuras. Dicen que debido a la dificultad de obtener o estudiar embriones humanos reales en esta etapa temprana, consideran que su tecnología es la única solución práctica. Han formado una nueva empresa, Rumi Scientific, que planea examinar medicamentos en los neuroloides para condiciones como la enfermedad de Huntington.

Siggia llama a las posiciones cambiantes del gobierno una señal de su estado actual de confusión mientras intenta descubrir qué es un embrión y qué no lo es. Pero dice que su investigación no se ve afectada: nada de esto nos frena. Solo usamos fondos privados.

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