Los mapas moleculares en 3D abren nuevas formas de estudiar la reproducción humana
El estudio también proporciona una referencia crucial para la generación de tejido fetal en el laboratorio: dicho tejido escasea, pero se necesita para la detección de fármacos y estudios sobre tratamientos basados en células madre para regenerar tejidos corporales en enfermedades como el Parkinson, por ejemplo.
Los embriones se desarrollan a partir de un grupo de células en estructuras altamente organizadas. Sin embargo, hasta ahora las señales que orquestan esta transformación han permanecido ocultas a la observación dentro del útero.
Midiendo la actividad de los genes en tres dimensiones, los investigadores han generado mapas moleculares de la segunda semana de gestación como nunca antes se había visto. Su trabajo se publica hoy en la revista Naturaleza.
«Este trabajo proporcionará una referencia de laboratorio definitiva para futuros estudios sobre el desarrollo embrionario temprano y los orígenes embrionarios de la enfermedad», dijo el Dr. Thorsten Boroviak, del Departamento de Fisiología, Desarrollo y Neurociencia de la Universidad de Cambridge y autor principal del estudio.
La segunda semana de gestación es una de las etapas más misteriosas, pero críticas, del desarrollo del embrión. La falta de desarrollo durante este tiempo es una de las principales causas de pérdida temprana del embarazo y defectos de nacimiento.
En un trabajo anterior, Boroviak demostró que la primera semana de desarrollo en los monos tití es notablemente similar a la de los humanos. Pero con los métodos existentes no pudo explorar la segunda semana de desarrollo, después de que el embrión se implanta en el útero.
Una nueva técnica asistida por láser permitió al equipo rastrear las primeras señales que impulsan el establecimiento del eje del cuerpo, cuando la estructura simétrica del embrión comienza a cambiar. Un extremo se compromete a convertirse en la cabeza y el otro extremo se convierte en la ‘cola’.
El equipo descubrió que las señales asimétricas provienen del propio embrión y de las estructuras transitorias que sostienen al embrión durante su desarrollo: el amnios, el saco vitelino y los precursores de la placenta.
“Nuestras reconstrucciones virtuales muestran el embrión en desarrollo y sus tejidos de soporte en los días posteriores a la implantación con un detalle increíble”, dijo Boroviak.
El plan desbloquea nuevas formas de estudiar la reproducción y el desarrollo humanos. En el futuro, el equipo planea usar su nueva técnica para investigar los orígenes de las complicaciones del embarazo y los defectos de nacimiento utilizando modelos de embriones diseñados. Comprender más sobre el desarrollo humano ayudará a los científicos a comprender cómo puede salir mal y tomar medidas para poder solucionar los problemas.
El período previo a la implantación, antes de que el embrión en desarrollo se implante en el útero de la madre, se ha estudiado ampliamente en embriones humanos en el laboratorio. En el séptimo día, el embrión se implanta en el útero para sobrevivir y desarrollarse. Anteriormente se sabía muy poco sobre el desarrollo del embrión humano una vez que se implanta, porque se vuelve inaccesible para el estudio.
El equipo de Boroviak usó embriones implantados del tití, un pequeño mono del Nuevo Mundo, en su estudio porque son muy similares a los embriones humanos en esta etapa temprana de desarrollo.
Esta investigación fue financiada por Wellcome. Fue revisado y aprobado por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales del Instituto Central de Animales de Experimentación (CIEA). Todos los estudios con animales se realizaron de acuerdo con la Ley de Protección Animal de Alemania y fueron aprobados por el Centro Alemán de Primates.
Referencia
Bergmann, S. Penfold CA y Slatery E. et al: ‘Perfil espacial de la gastrulación temprana de primates en el útero.’ Naturaleza, junio de 2022. DOI: 10.1038/s41586-022-04953-1