Después de todo, es posible que los embriones de mamíferos no necesiten estrías primitivas
ARRIBA: Representación artística de células madre embrionarias humanas ISTOCK.COM, ANUSORN NAKDEE
La estructura primitiva de estrías que emerge en embriones de mamíferos y aves para Ayudar a asignar información espacial a las células durante el desarrollo temprano se ha considerado durante mucho tiempo como esencial para la génesis del plan corporal y la individualidad de un organismo y, por lo tanto, se utilizó como un hito en las pautas éticas para la investigación con células madre. Pero una nueva revisión de la literatura reúne evidencia de la investigación con células madre, artículos de historia evolutiva y estudios de biología del desarrollo para argumentar que la racha primitiva puede no ser tan necesaria después de todo. Al hacerlo, la revisión que se publicó hoy (2 de diciembre) en Science desafía las suposiciones centenarias que los científicos han estado haciendo con respecto a cómo un embrión cambia de una colección de células idénticas a un organismo con un distintivo, forma asimétrica.
La nueva revisión sugiere que la racha es innecesaria y prescindible, dice el biólogo del desarrollo e ingeniero biomédico de la Universidad de Michigan Jianping Fu, quien no trabajó en la revisión pero realizó una investigación que la revisión citó. >El Científico. Agrega que encontró la revisión refrescante por su capacidad para iniciar nuevas discusiones sobre el desarrollo embrionario y desafiar el pensamiento dogmático que ha dictado la conversación durante años.
La revisión concluye que la racha no es esencial, si se respalda más, podría proporcionar el impulso para cambiar la forma en que se regulan los experimentos de investigación con células madre y embriones. En 1990, el Reino Unido impuso la primera versión de lo que se llama la regla de los 14 días, una regulación que establece que cualquier embrión humano cultivado por investigadores debe ser eliminado después de que se forme la racha primitiva (dos semanas después de la fertilización en embriones humanos) que desde entonces se convirtió en una directriz ética internacional influyente. Si bien la Sociedad Internacional para la Investigación de Células Madre (ISSCR, por sus siglas en inglés) relajó la regla en mayo de 2021, permitiendo que los experimentos continúen por más tiempo caso por caso, un período de dos semanas sigue siendo la norma ampliamente aceptada.
Si eso cambiara como resultado del artículo, podría resultar en un cambio profundo en la investigación biomédica, dice Fu. Específicamente, dice que podría justificar la investigación de enfermedades del desarrollo u otras condiciones que los investigadores no pudieron explorar en profundidad anteriormente debido al límite de 14 días. Esto abrirá la puerta a un progreso continuo en el uso de células madre humanas para generar modelos de embriones humanos, agrega.
Un marcador primitivo de un ser
La racha primitiva se forma al comienzo de una etapa de desarrollo llamada gastrulaciónun término general para la parte del desarrollo temprano cuando una bola de células epiteliales llamada blástula pasa a una estructura tridimensional llamada gástrula, que contiene múltiples capas de diferentes tipos de células. La gastrulación es también cuando comienza a surgir la simetría entre los ejes dorsal-ventral y anterior-posterior. Células que eventualmente terminarán formando parte de la cabeza, la espalda y la columna vertebral de un animal, suponiendo que el animal en cuestión las tenga, se diferencian durante este proceso.
Al comienzo de la gastrulación, aparece una estructura en forma de surco en los embriones de las aves y casi todos los monotremas de mamíferos, que incluyen ornitorrincos y equidnas, probablemente estén excluidos. Esta es la racha primitiva. En humanos, la línea primitiva emerge en la capa externa de la blástula, el epiblasto, 14 días después de la fertilización, como un pliegue que establece el eje anterior-posterior del embrión.
Durante décadas, los investigadores han considerado que la línea primitiva es un jugador crucial. en la asignación y el transporte de células madre pluripotentes epiteliales en una de las tres capas de células especializadas que se forman durante la gastrulación y, en última instancia, dan lugar a todos los diferentes tipos de tejido en el organismo adulto, explica el nuevo artículo. Sin embargo, la revisión argumenta que la línea primitiva es un subproducto del proceso de gastrulación, no el pastor de la asignación de células epiteliales y.
Los artículos citados en la revisión realmente cuestionan si esta estructura es algo que Cuál es un requisito absoluto para dar a las células su identidad? Ann Sutherland, coautora de la revisión y bióloga del desarrollo de la Universidad de Virginia, le dice a The Scientist. ¿O es simplemente una forma conveniente de llevar las células de un lugar a otro, y ese destino final es donde van a diferenciarse y crear nuevas formas de tejido?
Ese es el quid de la controvertida predicción de la revisión: que la racha primitiva es un truco evolutivo útil, pero no una necesidad para el desarrollo embrionario.
Los autores de las reseñas citan el hecho de que muchas ramas del reino animal no parecen desarrollar una racha primitiva y el hecho de que los mamíferos y las aves evolucionó para tener rayas primitivas independientemente unas de otras como evidencia de la arbitrariedad de las estructuras.
La mayoría de las personas en el campo reconocen que la regla de los 14 días fue un límite un tanto arbitrario.
Aryeh Warmflash, Universidad de Rice
El biólogo celular de la Universidad de Rice, Aryeh Warmflash, quien no contribuyó a la revisión pero cuyo trabajo es ampliamente citado como evidencia de la hipótesis del autor, le dice a The Scientist que discutir sobre si la racha primitiva es necesario para la gastrulación puede ser simplemente una cuestión de semántica, porque la racha primitiva solo pertenece a algunos de los muchos aspectos del proceso general de gastrulación. Por lo demás, dice, ya se sabía que la racha primitiva era irrelevante.
Es cierto que muchos animales que pasan por gastrulación lo hacen sin racha primitiva, apunta Warmflash, y también hay muchos aspectos de la gastrulación que ocurren independientemente de la línea primitiva entre los animales que los desarrollan. Entonces, si estás hablando de diferenciación en capas dérmicas, está claro que no necesitas ningún tipo de estructura organizada como la racha primitiva, dice Warmflash, y agrega que la racha primitiva parece ser necesaria para establecer la estructura espacial en el embrión.
Pero eso no necesariamente refuta su importancia en las especies donde ocurre, dice. No está totalmente claro si esos procesos podrían desacoplarse en embriones que tienen una racha primitiva.
La revisión también apunta a evidencia experimental que incluye estudios del laboratorio Warmflashs y el trabajo realizado por los coautores de la revisión a partir de modelos pluripotentes in vitro que utilizan humanos y humanos. células madre de ratón en las que se produce la diferenciación celular y a menudo surge un plan corporal rudimentario sin que aparezca una línea primitiva.
Warmflash desarrolló un modelo de células madre 2D del desarrollo embrionario que resultó en una organización y estructuras que se asemejaban a una gástrula real. El truco para lograr que las células se diferenciaran en un tejido que se asemeje al embrión muy ordenado en lugar de una masa indescriptible fue restringir físicamente las formas en que las células podrían crecer.
Sutherland dice que si bien estos modelos de células madre han sido inconsistentes y Que quedan dudas, su interpretación de su evidencia hasta la fecha es que la racha primitiva no es una estructura que se forma para impulsar la gastrulación. Más bien, es algo que aparece en función de las limitaciones físicas y mecánicas impuestas al embrión.
Ver Investigadores generan un modelo de embrión humano a partir de células madre humanas
Ella explica que las vetas primitivas parecen diferentes de una especie a la siguiente, y sugiere que esta variación puede deberse a diferencias en los embriofactores como el tamaño de la yema y la tensión del epiblasto y en el entorno circundante. Extendiendo el argumento aún más, la revisión sugiere que la racha primitiva aparece o no aparece en ciertas especies debido a esos factores y, por lo tanto, no es una necesidad de desarrollo.
Sugerimos que todos los embriones adquieren una línea media muy temprano. que organizará los tipos de células emergentes y que la racha primitiva es una respuesta mecánica de las células a lo largo de esta línea creada por las interacciones del embrión con los tejidos extraembrionarios, revisa el coautor Alfonso Martínez Arias, investigador de células madre en la Universidad de Cambridge y La Universidad Pompeu Fabra, le dice a The Scientist por correo electrónico. Los modelos basados en [células madre] carecen de tejidos extraembrionarios y, por lo tanto, carecen de la línea primitiva.
Lo que hacemos aquí también es redefinir la gastrulación como el proceso que genera el sistema de coordenadas que actuará como referencia para la organización de tejidos y órganos, añade Martínez Arias. Desde esta perspectiva, quizás no sea sorprendente que . . . hay más de una forma de resolver este problema.
¿Es esta estructura algo que es un requisito absoluto para dar identidad a las células? ¿O es simplemente una manera conveniente de llevar las células de un lugar a otro?
Ann Sutherland, Universidad de Virginia
Irónicamente, Warmflash sigue sin estar convencido por el análisis y le dice a The Científico que parece poco probable que un embrión humano teórico que no logra crear una veta primitiva se convierta en una persona. Desde un nivel de organismo, no creo que haya ninguna evidencia real de que se pueda crear un ser humano sin una racha primitiva.
Warmflash cuestiona aún más el uso de modelos de células madre como evidencia, señalando que la mejor Los modelos de células madre in vitro que se utilizan hoy en día carecen de la misma geometría espacial y estructura 3D de un embrión real. Eso los convierte en malos sustitutos del desarrollo in vivo, dice, y complica sacar conclusiones definitivas sobre el papel de la racha primitiva.
Si los científicos pudieran demostrar el desarrollo adecuado de las capas germinales sin el desarrollo de la racha primitiva en un modelo de células madre, que serviría como prueba definitiva de las predicciones de las revisiones, dice Fu.
Pero eso es más fácil decirlo que hacerlo. Recapitular un embrión de gástrula humana in vitro es una especie de santo grial para muchos, dice el coautor de la revisión y genetista del desarrollo de la Universidad de Kumamoto, Guojun Sheng, a The Scientist en un correo electrónico. Agrega que hacerlo con éxito permitiría a los investigadores inducir tejidos y órganos mejor integrados en sus modelos in vitro. Entonces, si nuestra predicción es correcta o no, se hará evidente si los biólogos de células madre pueden (o no pueden) lograr [eso].
Dónde trazar la línea
No está claro qué impacto tendrá el Las conclusiones de las revisiones pueden tener sobre la regulación de las células madre, pero los expertos le dicen a The Scientist que la revisión ayuda a señalar que la regla de los 14 días, de alguna manera, siempre fue defectuosa. Todos los investigadores que hablaron con The Scientist sobre el nuevo artículo de revisión están de acuerdo en que las pautas actualizadas de la ISSCR son un paso en la dirección correcta, y que el uso original de la racha primitiva como base para los 14 días la regla era caprichosa.
La mayoría de las personas en el campo reconocen que la regla de los 14 días fue un límite algo arbitrario, dice Warmflash. En el momento en que se estableció, los científicos no se preocuparon mucho al respecto. En términos de investigación, no estábamos ni cerca de poder cultivar embriones después de 14 días o de poder recapitular estas células madre. Los reguladores lo impulsaron porque se pensó que el surgimiento de la racha primitiva representaba el surgimiento de la individualidad humana, después de lo cual se vuelve poco ético continuar con la experimentación.
Sin embargo, la predicción de las reseñas de que la racha primitiva no es necesaria hace que es una línea roja ética poco confiable, dice Sutherland.
Si bien refuta la importancia de las vetas primitivas en el desarrollo y, por lo tanto, su utilidad como un punto de parada difícil para la investigación con embriones humanos o células madre, la revisión no proporciona una respuesta clara para qué podría reemplazar la regla de los 14 días.
Hablando especulativamente, Sutherland sugirió que el surgimiento del corazón o el cerebro podría servir como un nuevo hito, y Warmflash sugirió que el surgimiento de la capacidad de sentir dolor o de coordinación la actividad neuronal que se asemeja a la conciencia podría servir como guía. Pero ambos dicen que la respuesta debe provenir de conversaciones más amplias entre comunidades más diversas, incluidos investigadores, especialistas en bioética, agencias reguladoras y un público comprometido.
Creo que, en este punto, realmente tenemos que pensar con cuidado. sobre cuáles de ellos son los mejores para usar, dice Sutherland. Yo mismo no me siento calificado para tomar una decisión fuerte o una recomendación fuerte, porque hay muchas cosas en las que pensar.