Los factores que dan forma al destino de una célula hasta llegar a formar un ser humano, siguen siendo un misterio. ¿Por qué, por ejemplo, una célula madre en un embrión humano se convierte en una neurona y otra en una célula muscular? ¿Y por qué otra decide construir cartílago en lugar de tejido cardíaco?
Una nueva investigación de un equipo de científicos de Rockefeller, liderado por Ali H. Brivanlou, señala los circuitos moleculares que determinan el destino de una célula. El estudio, publicado en Nature, establece una nueva plataforma para estudiar las primeras etapas del desarrollo humano y podría conducir a tratamientos para una amplia gama de dolencias.
Los científicos ya sabían que las células madre embrionarias pueden diferenciarse en cualquiera de los tipos de células especializadas del cuerpo, también sabían que los grupos especiales de células que se encuentran en los embriones de anfibios y peces desempeñan un papel fundamental en la configuración de las estructuras de desarrollo temprano. Estos grupos, llamados «organizadores», emiten señales moleculares que dirigen a otras células a crecer y desarrollarse de maneras específicas. Cuando un organizador se trasplanta de un embrión a otro, estimula a su nuevo huésped para que produzca una columna vertebral secundaria y un sistema nervioso central completo con médula espinal y cerebro.
Sin embargo, debido a las pautas éticas que limitan la experimentación en embriones humanos, no sabían si existía un organizador similar en humanos. Para determinar si esto ocurría, sin infringir las normas éticas establecidas, el equipo de Brivanlou realizó una serie de experimentos con embriones humanos artificiales: diminutos grupos de células, de aproximadamente un milímetro de ancho, cultivadas en el laboratorio a partir de células madre embrionarias humanas. Aunque muy lejos de sus contrapartes naturales, estos embriones artificiales contienen muchas de las células y tejidos que están presentes en embriones humanos genuinos, y pueden usarse como sustitutos experimentales.
Estudios previos habían demostrado que hay tres vías de señalización diferentes responsables de promover el desarrollo embrionario temprano en animales como ratones y ranas. Al activar esas vías en embriones humanos artificiales, Brivanlou demostró que las mismas señales moleculares también pueden impulsar el desarrollo en las células humanas. Cuando se les dieron esas señales en la secuencia correcta, los embriones artificiales fueron capaces hasta de generar sus propios organizadores.
Sin embargo, existe una diferencia entre lo que las células pueden hacer en una placa Petri y lo que harán dentro de un embrión real. Para confirmar sus hallazgos iniciales, los investigadores injertaron embriones humanos artificiales en embriones de pollo, pero no antes de etiquetar las células humanas con un marcador fluorescente que les permitiera rastrear con precisión las células bajo un microscopio.
«Para mi asombro, el injerto no solo sobrevivió – explica Brivanlou en un comunicado –, sino que dio lugar a estas estructuras bellamente organizadas. El hecho de que las células humanas fueran capaces de construir nuevas estructuras en el embrión de un ave, un animal más relacionado con los dinosaurios que con nosotros, demuestra que la capacidad de las células animales para elegir un destino en particular ha sido conservado durante cientos de millones de años de evolución”.
Comprender cómo las células madre se convierten en un tipo particular de tejido es esencial para la medicina regenerativa, que se basa en tecnologías basadas en células madre para sanar y rejuvenecer los tejidos defectuosos, o incluso reemplazarlos por otros recién desarrollados.
Juan Scaliter
