Quimeras humano-mono arrojan luz sobre el desarrollo
ARRIBA: En esta imagen de una quimera humano-mono de nueve días de edad, las células EPS humanas están etiquetadas en rojo. La capa de trofoectodermo, que contiene precursores de la placenta, está marcada en verde y gris.WEIZHI JI, UNIVERSIDAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE KUNMING
Hay cientos de tipos de células diferentes que componen el cuerpo humano, cada una derivada de un único origen: el óvulo fecundado. Los investigadores que investigan cómo surge esta complejidad han creado embriones quiméricos humano-animal mediante la introducción de células madre pluripotentes humanas en los embriones de otros animales, como ratones y cerdos. Al rastrear los resultados de las células humanas, pueden discernir qué tan capaces son estas células de diferenciarse en varios tipos de células y contribuir al embrión. En un trabajo publicado en 2017, por ejemplo, las células humanas contribuyeron con hasta el 1 por ciento de las células embrionarias en una quimera humano-ratón.
En un estudio publicado hoy (15 de abril) en Cell, los investigadores describen su progreso en la producción de un embrión quimérico humano-mono en un esfuerzo por determinar si tener un huésped más estrechamente relacionado permitiría que las células humanas tuvieran una mayor presencia, allanando así el camino para una mejor comprensión de qué tipos de células puede convertirse y, posiblemente en un futuro lejano, en una forma potencial de hacer frente a la escasez de órganos humanos disponibles para trasplantes. Los científicos crearon las quimeras inyectando células madre pluripotentes extendidas (EPS) humanas, también conocidas como células madre potenciales expandidas, en embriones tempranos de monos cynomolgus (Macaca fascicularis). El equipo hizo crecer las quimeras durante un máximo de 20 días en cultivo y descubrió que hasta el 7 % de las células de los embriones pueden rastrear su linaje hasta las células EPS humanas.
Las células EPS se generan al tratar células madre pluripotentes con factores que Juan Carlos Izpisua Belmonte, biólogo de células madre del Instituto Salk de Estudios Biológicos, y sus colegas desarrollaron en 2017 una confirmación precisa del desarrollo de estas células. la potencia sólo puede lograrse in vivo. . . pero los ensayos quiméricos no son fáciles, dice Berna Sozen, bióloga de células madre de la Universidad de Yale que no participó en el estudio. En el pasado, los investigadores han tenido un éxito quimérico limitado, al menos en parte debido a la distancia evolutiva entre humanos y ratones o cerdos, añade.
En el nuevo estudio, el equipo de Izpisua Belmontes colaboró con Tao Tan de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Kunming en China y colegas para enfrentar el desafío de la distancia evolutiva. Utilizaron una estrategia descrita en dos estudios en 2019 por el grupo Tans y otro equipo que permite a los investigadores cultivar embriones de mono en cultivo durante un máximo de 20 días.
Los investigadores inyectaron cada uno de 132 monos de seis días embriones con 25 células EPS humanas. Al día siguiente, encontraron células humanas en todos los embriones. El lugar donde se encontraron esas células dentro de los embriones cambió con el tiempo. A los 15 días, las 38 quimeras sobrevivientes tenían la mayor contribución de células humanas (alrededor del 7 por ciento) en la capa más externa de células embrionarias, y a los 19 días, las tres quimeras sobrevivientes tenían la mayor proporción de células humanas (alrededor del 5 por ciento). ) en la capa más interna. El equipo no observó mucha presencia de células humanas en la capa que se convertiría en los tejidos extraembrionarios, como la placenta.
A continuación, los investigadores analizaron una lectura de qué genes estaban activos durante el desarrollo de la quimera y observaron una diferente conjunto de genes que en embriones de mono que no fueron inyectados con células humanas. Planeamos observar más de cerca las vías moleculares que identificamos como involucradas en la comunicación entre especies y determinar cuáles son fundamentales para el éxito de este proceso, escribe Izpisua Belmonte en un correo electrónico a The Scientist.En otras palabras, ¿cómo interactúan entre sí las células humanas y de mono durante el desarrollo de los embriones?
Estos avances han acelerado nuestra capacidad para estudiar los procesos de desarrollo y regeneración, continúa. Este conocimiento también podría ser fundamental para avanzar en los objetivos de la medicina regenerativa, como el desarrollo de tejidos para abordar la escasez crítica de órganos para trasplante.
Para que esto se convierta en una realidad, hay una serie de obstáculos, dice Jacob Hanna, biólogo de células madre del Instituto Weizmann en Israel que no participó en el trabajo. El obstáculo principal es que, ya sea que se trasplanten células humanas a embriones de ratón, cerdo o mono, las eficiencias de integración que vemos en todos los experimentos entre especies son muy, muy bajas.
Por otro lado, es increíble que ahora veamos tanta evidencia de que las células humanas pueden sobrevivir y diferenciarse en otros organismos, agrega. La siguiente pregunta a abordar en la búsqueda de hacer órganos humanos para trasplantes es, ¿cómo podemos hacer que la integración se dirija a un determinado órgano o…? . . intentar hacer que las células sean más competitivas?
Los investigadores de todo el mundo están tratando de comprender las células [EPS], pero necesitamos recopilar muchos más datos antes de que podamos comenzar a discutir cualquier posible aplicación clínica, concuerda Sozen. . Es realmente difícil decir que alguna vez será posible cultivar órganos para trasplantes mediante la creación de estas quimeras animal-humanas, pero esta investigación debe continuar para que comprendamos si alguna vez lograremos esto.
T. Tan et al., Contribución quimérica de células madre pluripotentes extendidas humanas a embriones de mono ex vivo,Cell, doi:10.1016/j. celular.2021.03.020, 2021.