Primer modelo de embrión humano temprano generado a partir de células de la piel


En un descubrimiento que revolucionará la investigación sobre las causas del aborto espontáneo temprano, la infertilidad y el estudio del desarrollo humano temprano, un equipo internacional de científicos dirigido por la Universidad de Monash en Melbourne, Australia, ha generado un modelo de un embrión humano a partir de células de la piel.

Primer modelo de embrión humano temprano generado a partir de células de la piel

En la foto (de izquierda a derecha): estudiante de doctorado en el laboratorio de polo Jia Ping Tan, profesor Jose Polo, Dr. Xiaodong (Ethan) Liu. Crédito de la imagen: Universidad de Monash

El equipo, dirigido por el profesor José Polo, ha reprogramado con éxito estos fibroblastos o células de la piel en una estructura celular tridimensional que es morfológica y molecularmente similar a los blastocistos humanos. Llamados iBlastoides, estos pueden usarse para modelar la biología de embriones humanos tempranos en el laboratorio.

La investigación, publicada hoy en Nature, fue dirigida por el profesor Polo, del Instituto de Descubrimiento de Biomedicina de la Universidad de Monash y el Instituto de Medicina Regenerativa de Australia, e incluye a los primeros autores, el Dr. Xiaodong (Ethan) Liu y el estudiante de doctorado Jia Ping Tan, así como los grupos de Colaboradores australianos Dra. Jennifer Zenker, de la Universidad de Monash y el profesor Ryan Lister de la Universidad de Australia Occidental y colaboradores internacionales, el profesor asociado Owen Rackham de la Universidad Duke-National de Singapur y el profesor Amander Clark de la UCLA en los Estados Unidos.

El logro es un avance significativo para el estudio futuro del desarrollo humano temprano y la infertilidad. Hasta la fecha, la única forma de estudiar estos primeros días ha sido mediante el uso de blastocistos difíciles de obtener y escasos obtenidos de procedimientos de FIV.

iBlastoids permitirá a los científicos estudiar los primeros pasos del desarrollo humano y algunas de las causas de la infertilidad, las enfermedades congénitas y el impacto de las toxinas y los virus en los embriones tempranos, sin el uso de blastocistos humanos y, lo que es más importante, a una escala sin precedentes, acelerando nuestra comprensión y el desarrollo de nuevas terapias “.

José Polo, profesor del Instituto de Descubrimiento de Biomedicina de la Universidad de Monash y del Instituto Australiano de Medicina Regenerativa

El Laboratorio de Polo logró generar los iBlastoides utilizando una técnica llamada “reprogramación nuclear” que les permitió cambiar la identidad celular de las células de la piel humana que, cuando se colocan en un andamio de ‘gelatina’ 3D conocido como matriz extracelular, se organizan en forma de blastocisto. estructuras a las que llamaron iBlastoides.

Los iBlastoides modelan la genética y la arquitectura generales de los blastocistos humanos, incluida una estructura similar a una masa celular interna formada por células similares a un epiblasto, rodeadas por una capa externa de células similares a un trofectodermo y una cavidad que se asemeja al blastocele.

En los embriones humanos, el epiblasto se convierte en el embrión propiamente dicho, mientras que el trofectodermo se convierte en placenta. Sin embargo, “los iBlastoides no son completamente idénticos a un blastocisto. Por ejemplo, los blastocistos tempranos están encerrados dentro de la zona pelúcida, una membrana derivada del óvulo que interactúa con el esperma durante el proceso de fertilización y luego desaparece. Como los iBlastoides se derivan de fibroblastos adultos no poseen zona pelúcida ”, dijo.

Un iBlastoide no se genera utilizando un óvulo o esperma, y ​​tiene una capacidad limitada para desarrollarse más allá de los primeros días.

El autor principal del artículo de Nature, el Dr. Xiaodong (Ethan) Liu, investigador postdoctoral en el Laboratorio de Polo, dijo: “Solo cuando todos los datos se reunieron y apuntaron al mismo lugar, podríamos creer que habíamos hecho tal un descubrimiento.”

Nos sorprendió mucho descubrir que las células de la piel se pueden reprogramar en estas estructuras celulares tridimensionales que se asemejan al blastocisto ”.

Jia Ping Tan, co-primer autor y estudiante de doctorado, Polo Lab

La investigación se publica cuando la Sociedad Internacional para la Investigación con Células Madre está a punto de publicar directrices para la investigación sobre el modelado de embriones humanos. in vitro siguiendo los informes de 2017 y 2018 sobre la generación de “blastoides” de ratón in vitro por científicos del Reino Unido y los Países Bajos, así como los avances en la generación de células madre humanas que replican aspectos del desarrollo embrionario temprano. Estas pautas se esperan en el primer semestre de este año.

No se sabe si las nuevas pautas harán referencia al estudio publicado hoy en Nature, que es el primero en producir un modelo integrado de células madre que imita de cerca el destino clave y las decisiones espacio-temporales tomadas por el embrión humano temprano. Sin embargo, en un artículo publicado en Stem Cell Reports el pasado febrero (2020), la Sociedad afirma que: “si tales modelos pudieran desarrollarse para el embrión humano temprano, tendrían grandes beneficios potenciales para comprender el desarrollo humano temprano, para la ciencia biomédica, y para reducir el uso de animales y embriones humanos en la investigación. Sin embargo, las pautas para la conducción ética de esta línea de trabajo no están bien definidas en la actualidad ”.

Aunque no existe un precedente legislativo con respecto al trabajo con modelos de blastocistos de células madre integradas humanas, como iBlastoides, todos los experimentos contaron con la aprobación de Ética Humana de la Universidad de Monash de conformidad con la ley australiana y las directrices internacionales que hacen referencia a la “regla de la racha primitiva” que establece que los humanos Los blastocistos no pueden cultivarse más allá del desarrollo de la línea primitiva, una estructura transitoria que aparece en el día 14 del desarrollo embrionario.

Según estas recomendaciones legislativas, aunque los iBlastoides son diferentes de los blastocistos, el Laboratorio de Polo no cultivó sus iBlastoides más allá del Día 11. in vitro y fueron monitoreados de cerca para detectar la aparición de genes primitivos asociados a las rayas.

La infertilidad y el aborto espontáneo pueden ser causados ​​por embriones humanos en etapa temprana que no se implantan o no progresan en el momento de la implantación. Esto ocurre en las primeras dos semanas después de la concepción, cuando las mujeres ni siquiera saben que están embarazadas. Es probable que estos abortos espontáneos ‘silenciosos’ representen una proporción significativa del número total de abortos espontáneos que ocurren y, según el profesor Polo, la generación de iBlastoides proporciona un sistema modelo que permitirá conocer esta etapa temprana del embarazo.

El profesor Ross Coppel, vicedecano de Investigación de la Facultad de Medicina de la Universidad de Monash, señaló que este descubrimiento permitirá el desarrollo de métodos mejorados para la FIV, el desarrollo de protocolos para la terapia génica de embriones y métodos de detección mejores y más informativos para nuevos fármacos. .

Con más investigación y los recursos adecuados, este descubrimiento podría abrir industrias completamente nuevas para Australia e internacionalmente “.

Ross Coppel, Profesor, Decano adjunto de investigación de la Facultad de Medicina de la Universidad de Monash

Lea el artículo completo en Nature titulado: Modelado de blastocistos humanos reprogramando fibroblastos en iBlastoides.

Fuente:

Referencia de la revista:

Liu, X., et al. (2021) Modelado de blastocistos humanos reprogramando fibroblastos en iBlastoides. Naturaleza. doi.org/10.1038/s41586-021-03372-y.

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