Ya hay al menos tres modelos de embriones humanos sintéticos

No solo hay uno, sino tres modelos de embriones humanos sintéticos fabricados en laboratorio a partir de células madre. Todos podrían facilitar el estudio de las etapas más desconocidas y complejas de la formación del embrión humano, pero también plantean cuestiones éticas y legales sobre su estatus y regulación.

A partir de células madre, al menos tres equipos de científicos han logrado generar en laboratorio estructuras sintéticas similares a embriones humanos que muestran características del desarrollo embrionario entre el día 6 y el día 14 después de la fecundación.

El desarrollo embrionario humano es uno de los procesos biológicos más fascinantes y misteriosos. A partir de una única célula, el cigoto, se forma un organismo complejo con millones de células especializadas y organizadas en tejidos y órganos.

Sin embargo, este proceso es también muy difícil de estudiar, ya que implica acceder a embriones humanos reales, lo que plantea limitaciones éticas, legales y técnicas.

Límites legales

En muchos países, la investigación con embriones humanos está restringida por la llamada regla de los 14 días, que prohíbe cultivar o experimentar con embriones humanos más allá de ese límite temporal.

Esta regla se basa en que alrededor del día 14 se produce la gastrulación, un hito crucial en el desarrollo embrionario en el que se forman las tres capas germinales que darán lugar a todos los tejidos y órganos del embrión.

Además, alrededor del día 14 también se forma la línea primitiva, una estructura que marca el eje corporal y el sitio donde se originará el sistema nervioso central.

Hasta los 14 días

La gastrulación es considerada por muchos como el inicio de la individualización del embrión, ya que antes de ese momento pueden producirse fenómenos como la gemelación o la fusión de embriones. Por eso, la regla de los 14 días se ha establecido como un límite ético para respetar la dignidad y los derechos del embrión humano.

Sin embargo, esta regla también impide avanzar en el conocimiento de las etapas más desconocidas y complejas del desarrollo embrionario humano, que ocurren después de la implantación del embrión en el útero materno.

Estas etapas son fundamentales para comprender los procesos de formación y diferenciación celular, así como las causas de muchas malformaciones congénitas y de enfermedades relacionadas con el desarrollo.

Modelos sintéticos

Para superar estas limitaciones, algunos científicos han recurrido a generar modelos sintéticos de embriones humanos a partir de células madre.

Estas células tienen la capacidad de convertirse en cualquier tipo celular del organismo y pueden autoorganizarse para formar estructuras tridimensionales que imitan algunos aspectos del desarrollo embrionario.

Aunque hay algunos desarrollos previos, tres equipos de científicos han anunciado ahora, casi al mismo tiempo, que han logrado generar los modelos sintéticos de embriones humanos más avanzados hasta la fecha: se desarrollan hasta el día 14 e incluso más allá. Los resultados se han publicado en sendos estudios preliminares que aún no han sido revisados por otros expertos.

Primer modelo

Uno de los equipos está liderado por Magdalena Zernicka-Goetz, una bióloga del desarrollo de la Universidad de Cambridge (Reino Unido) y del Instituto Salk (Estados Unidos), que lleva años investigando el desarrollo embrionario inicial tanto en ratones como en humanos.

Su equipo ha generado modelos sintéticos de embriones humanos a partir de células madre embrionarias humanas modificadas genéticamente para expresar distintos factores de diferenciación. Estas células se agregaron con otras células madre que simulan las células que forman la placenta y el saco vitelino.

Sin embargo, este resultado ha sido cuestionado o al menos relativizado. Alfonso Martínez Arias, biólogo del desarrollo de la Universidad Pompeu Fabra en Barcelona, citado por Nature, opina que no hay "nada" en los resultados descritos por Zernicka-Goetz y sus colegas que pueda considerarse análogo a embriones reales de 14 días. “Lo que podemos ver son masas de células separadas en compartimentos, pero ninguna organización similar a un embrión”, concluye.

Segundo modelo

El otro equipo está liderado por Jacob Hanna, un biólogo de células madre del Instituto Weizmann de Ciencias (Israel), que también ha estudiado el desarrollo embrionario en ratones y humanos.

Su equipo ha generado modelos sintéticos de embriones humanos a partir de células madre pluripotentes humanas no modificadas, mezcladas con otras células madre que han sido modificadas genéticamente para inducir la formación de la placenta y el saco vitelino. Martínez Arias considera que este planteamiento es mucho más riguroso que el de Zernicka-Goetz.

Ambos equipos han observado que sus modelos sintéticos de embriones humanos muestran características del desarrollo embrionario entre el día 6 y el día 14 después de la fecundación.

Por ejemplo, forman una cavidad amniótica, una capa de células epiblásticas que darán lugar al embrión, una línea primitiva y las tres capas germinales: ectodermo, mesodermo y endodermo. Estas estructuras se parecen mucho a las que se observan en los embriones humanos reales en esas etapas.

Tercer modelo

La revista Nature señala una tercera investigación. Cita al biólogo de células madre Ali Brivanlou de la Universidad Rockefeller en la ciudad de Nueva York, que informa del desarrollo de modelos de embriones humanos que muestran firmas de gastrulación equivalentes a las observadas alrededor de los 12 días después de la fecundación.

Los diferentes modelos sintéticos de embriones humanos expresan los mismos genes que los embriones humanos reales en esas etapas, lo que indica que siguen un programa de desarrollo similar.

Además, los modelos sintéticos de embriones humanos pueden implantarse en el útero de ratones y seguir desarrollándose durante más tiempo, lo que sugiere que son capaces de interactuar con el entorno materno.

Desarrollo embrionario humano

Estos hallazgos son muy relevantes para la investigación del desarrollo embrionario humano, ya que podrían permitir estudiar las etapas más tardías y complejas del desarrollo embrionario que no son accesibles con los embriones humanos reales, consideran los científicos.

Estos modelos podrían facilitar incluso el descubrimiento de nuevos mecanismos moleculares y celulares implicados en la formación y diferenciación del embrión humano, así como el desarrollo de nuevas estrategias para prevenir o tratar las anomalías congénitas y las enfermedades relacionadas con el desarrollo.

Cuestiones éticas

Sin embargo, estos hallazgos también plantean importantes cuestiones éticas y legales sobre el estatus y la regulación de estos modelos sintéticos de embriones humanos. ¿Se les puede considerar como embriones humanos reales? ¿Se les debe aplicar la regla de los 14 días o se puede extender su cultivo más allá de ese límite?

¿Qué criterios se deben seguir para garantizar el respeto a la dignidad y los derechos del embrión humano? ¿Qué riesgos se podrían derivar del uso indebido o la comercialización de estos modelos?

Estas preguntas no tienen una respuesta fácil ni unánime, ya que implican aspectos científicos, filosóficos, religiosos, sociales y legales.

Debate abierto

Por eso, es necesario abrir un debate público e interdisciplinar sobre estas cuestiones, que involucre a científicos, bioéticos, juristas, políticos, religiosos y ciudadanos.

Solo así se podrá establecer un marco ético y legal adecuado para regular la investigación con estos modelos sintéticos de embriones humanos, que garantice el avance del conocimiento científico sin comprometer el respeto a la vida humana, consideran los científicos.

Particularmente teniendo en cuenta que, aunque hasta ahora nadie ha creado modelos de embriones que tengan la capacidad de convertirse en seres humanos, un estudio reciente en modelos de embriones de mono, citado también por Nature, mostró que dichos modelos podrían inducir el embarazo (que abortaría espontáneamente poco después) si se colocaban en el útero. Esto sí son palabras mayores.

(Este artículo actualiza y desarrolla otro anterior publicado el 15 de junio 2023).

Referencias

Transgene directed induction of a stem cell-derived human embryo model. Bailey AT Weatherbee et al. bioRxiv, June 15, 2023. DOI:https://doi.org/10.1101/2023.06.15.545082

Transgene-Free Ex Utero Derivation of A Human Post-Implantation Embryo Model Solely from Genetically Unmodified Naïve PSCs. Bernardo Oldak et al. bioRxiv, June 15, 2023. DOI:https://doi.org/10.1101/2023.06.14.544922

The emergence of human gastrulation upon in vitro attachment. Riccardo De Santis et al. bioRxiv, May 17, 2023. DOI:https://doi.org/10.1101/2023.05.16.541017