Los científicos ya llevan tiempo creando con éxito órganos sintéticos llamados organoides, que carecen de toda la variedad de tipos celulares que se encuentran en los reales. Mientras que este embrión de ratón es mucho más complejo, explicó una de las autoras del estudio, la bióloga del desarrollo Christine Thisse, de la Universidad de Virginia.
"Lo sorprendente es que podamos obtener la variedad de tejidos que están presentes en un embrión de ratón real. [Este] modelo demuestra que somos capaces de inducir a las células a ejecutar programas de desarrollo complejos en la sucesión de pasos correcta", detalló Thisse.
Cabe destacar que estos embriones no alcanzan el nivel de desarrollo de una cría de ratón y no podrán hacerlo, ya que les faltan partes clave, como un trozo gigante de cerebro. Pero la complejidad de este experimento supone un gran paso para que los investigadores puedan construir órganos totalmente funcionales en un laboratorio.
Los órganos humanos están formados por múltiples tipos de células que provienen de diferentes partes del embrión en crecimiento. Un ejemplo de ello es el intestino, que está hecho de células que forman un tubo hueco. Ya se han hecho modelos de este tubo en una placa y se llaman organoides intestinales, explica el biólogo del desarrollo Bernard Thisse.
Sin embargo, con este tubo no basta para hacer un intestino funcional porque este órgano contiene otros componentes, como músculos lisos, vasos sanguíneos y nervios que controlan la función del intestino y que están hechos de células de diferentes orígenes.
Por lo cual, la única manera de tener toda la variedad de células necesarias para formar órganos funcionales es desarrollar sistemas que cuenten con todas las células precursoras. Precisamente esto es lo que proporcionan los embriones que han sido creados con la ayuda de células madre.
Para desarrollar estos sistemas biológicos plenamente funcionales hace falta combinar perfectamente toda una serie de cosas, como el tipo de célula correcto, la ubicación espacial y el momento de las señales celulares para obtener el resultado deseado. De hecho, estos procesos son tan complejos que recrearlos solo ha sido posible gracias a generaciones de investigación en biología del desarrollo, incluida la investigación anterior de este equipo sobre el pez cebra.
Hubo muchos intentos fallidos donde faltaban cosas como tipos enteros de tejidos, no se formaba una estructura cefálica, los tejidos no se organizaban correctamente ni se desarrollaban hasta la fase embrionaria llamada gastrulación.
Para solucionar muchos de estos problemas era necesario dirigir espacialmente las señales químicas del desarrollo dentro del embrión en formación. Thisse y sus colegas desarrollaron una forma de hacerlo en sus experimentos con el pez cebra al usar sustancias químicas de señalización que les daban a los grupos celulares un sentido de la dirección: atrás y adelante, cabeza y cola.
Así lograron controlar el momento, el tamaño y la fuerza de estas señales.
Su trabajo ha culminado ahora con estos embriones de ratón que funcionan milagrosamente, con todas las capas de tejido embrionario temprano normales. Las células y los tejidos correctamente organizados se disponen adecuadamente alrededor del embrión precursor de la médula espinal (la notocorda), incluyendo los sistemas digestivo, muscular, nervioso y circulatorio en desarrollo y un corazón que late. Sin embargo, al embrión todavía le faltan partes del cerebro.
"Con las técnicas que hemos desarrollado, deberíamos ser capaces, en algún momento, de manipular las señales moleculares que controlan la formación del embrión, y esto debería llevar a generar entidades similares a los embriones que contengan todos los tejidos y órganos, incluido el cerebro anterior", dijo Bernard Thisse.
Los investigadores, cuyo estudio se publicó en Nature Communications, esperan aprender a controlar y manipular totalmente el desarrollo de los embriones y creen que puede convertirse en una poderosa herramienta para estudiar enfermedades.
"La fabricación de toda la variedad de tejidos nos permite esperar que la comunidad científica sea capaz de construir órganos con una vascularización, inervación e interacciones adecuadas con otros tejidos", sostuvo Christine Thisse.
"Esto es esencial para poder producir algún día órganos de sustitución humanos funcionales en una placa. Así se superaría la escasez de órganos para trasplantes", señaló la investigadora.