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Salud y Bienestar

AVANCE CIENTÍFICO| Crean riñones humanizados en embriones de cerdo durante 28 días

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Crean riñones humanizados en embriones de cerdo durante 28 días
Células renales humanizadas (fluorescencia roja) dentro del embrión en comparación con un embrión de cerdo de tipo silvestre o 'wildtype'. / Wang, Xie, Li, Li, and Zhang et al. / Cell Stem Cell

Un equipo científico del Instituto de Biomedicina y Salud de Guangzhou (China) ha logrado desarrollar embriones de cerdo, cuyos riñones contienen una combinación de células humanas y porcinas. El objetivo a largo plazo es mejorar esta tecnología para el trasplante de órganos humanos.

El estudio, que se publica hoy en la revista Cell Stem Cell, tiene como uno de sus autores principales al investigador español Miguel A. Esteban, experto en reprogramación celular porcina.

Esta es la primera vez que se consigue cultivar un órgano sólido humanizado dentro de otra especie. En estudios previos se habían utilizado métodos similares para generar tejidos humanos como sangre o músculo esquelético en cerdos.

Los investigadores decidieron centrarse en los riñones porque son uno de los primeros órganos en desarrollarse y también son los que más se trasplantan en medicina humana.

Nuestro método tiene como finalidad crear órganos humanos en cerdos con células de un paciente determinado. Esto evitaría los riesgos de rechazo inmunitario

Miguel A. Esteban, coautor principal del estudio

Según comenta Esteban a SINC, él y su equipo llevan trabajando en este proyecto desde hace cinco años. A diferencia de los xenotransplantes, en los que se utilizan órganos de animales modificados genéticamente, este método “tiene como finalidad crear órganos humanos en cerdos con células de un paciente determinado. Esto evitaría los riesgos de rechazo inmunitario que, por ahora, sí tienen los xenotrasplantes”, subraya.

Hasta ahora, “se habían desarrollado órganos de ratones en ratonas, pero los intentos anteriores de cultivar órganos humanos en cerdos no tuvieron éxito», señala Liangxue Lailíder del trabajo. “Nuestra técnica mejora la integración de células humanas en tejidos receptores y nos permite cultivar órganos humanos en cerdos”, destaca.

Los investigadores reconocen que la integración de células madre humanas en embriones de cerdo ha sido un gran reto “debido a que las células porcinas superan a las humanas y ambas tienen necesidades fisiológicas distintas”.

 

Un nicho dentro del embrión porcino

Para superarlo, el equipo creó primero un nicho dentro del embrión porcino para que las células humanas no tuvieran que competir con las del cerdo. “Utilizamos CRISPR Cas9 para manipular genéticamente el embrión unicelular de modo que le faltaran dos genes necesarios para el desarrollo renal”, explica Esteban.

Después, los autores modificaron células madre pluripotentes humanas —aquellas con potencial para convertirse en cualquier tipo de célula— para hacerlas más susceptibles de integración y menos propensas a la autodestrucción, desactivando temporalmente su apoptosis (muerte celular programada). A continuación, las convirtieron en células denominadas naive o ‘ingenuas’, que son parecidas a las primeras células embrionarias humanas, cultivándolas en un medio especial.

Implantaron 1.820 embriones en 13 cerdas. A los 25 o 28 días interrumpieron la gestación y comprobaron que algunos de ellos habían producido riñones humanizados

Posteriormente, antes de implantar los embriones en desarrollo en las cerdas, cultivaron las quimeras en condiciones mejoradas para proporcionar nutrientes y señales únicas tanto a las células humanas como a las porcinas, ya que ambos tipos suelen tener necesidades distintas.

En total, se implantaron 1.820 embriones en 13 cerdas. A los 25 o 28 días, interrumpieron la gestación y extrajeron los embriones para evaluar si las quimeras habían logrado producir riñones humanizados.

Los científicos recogieron cinco embriones quiméricos para analizarlos —dos a los 25 días y tres a los 28 días de la implantación— y comprobaron que tenían riñones estructuralmente normales para su fase de desarrollo y estaban compuestos por entre un 50 % y un 60 % de células humanas.

A los 25-28 días, los riñones estaban en la fase de mesonefros (la segunda fase del desarrollo renal), habían formado túbulos y brotes de células que acabarían convirtiéndose en uréteres que conectaban el riñón con la vejiga.

A los 25-28 días, los riñones estaban en la fase de mesonefros (la segunda fase del desarrollo renal), habían formado túbulos y brotes de células que acabarían convirtiéndose en uréteres que conectaban el riñón con la vejiga

 

Implicaciones éticas

El equipo también investigó si las células humanas contribuían a otros tejidos de los embriones, lo que ocasionaría problemas desde el punto de vista ético. En este sentido, Esteban comenta que encontraron “muy pocas células humanas en otros tejidos y que estas se localizaron principalmente en los riñones”.

“Las implicaciones éticas podrían producirse, sobre todo, si las células fuesen muchas o estuvieran en linajes comprometidos como el neural y germinal, y, especialmente, si estos cerdos llegaran a nacer”, explica Esteban.

“De todos modos —añade— estamos siendo muy cautos y moviendo todo paso a paso para evitar sorpresas. Una de nuestras soluciones es modificar genéticamente las células humanas para que no puedan producir esos linajes comprometidos dentro del embrión de cerdo”, aclara.

 

Lo próximo: corazón y páncreas

Tras mejorar las condiciones para cultivar riñones humanizados en quimeras humano-cerdo, el equipo quiere ahora lograr que los riñones se desarrollen durante más tiempo. También está trabajando para generar otros órganos humanos en cerdos, como el corazón y el páncreas.

A la pregunta de en qué fase están estos otros proyectos, el investigador español comenta: “Aún no hemos prolongado la gestación de embriones de cerdo con riñón humano, estamos estudiando como hacerlo de manera eficiente y segura. Pero nuestros estudios para crear otros órganos humanos —en un estadio temprano del desarrollo embrionario— en embriones de cerdo están muy avanzados”.

A largo plazo, el objetivo es mejorar esta tecnología para el trasplante de órganos humanos, pero los investigadores reconocen que el trabajo será complejo y podría llevar muchos años.

“Como los órganos no están compuestos por un solo linaje celular, para tener un órgano en el que todo proceda del humano, probablemente tendríamos que diseñar los cerdos de una forma mucho más compleja y eso también conlleva algunos retos adicionales”, adelanta Esteban.

Nuestros estudios para crear otros órganos humanos —en un estadio temprano de desarrollo— en embriones de cerdo están muy avanzados

Miguel A. Esteban

En concreto, agrega, “habría que hacer modificaciones de más genes en el cerdo, pero creo que es posible y tenemos una plataforma excepcional para la manipulación genética de estos animales”.

Mientras tanto, “nuestro método proporciona una ventana para estudiar el desarrollo humano”, señala Esteban, “por ejemplo, podemos rastrear las células humanas que inyectamos y manipularlas para poder estudiar enfermedades y cómo se forman los linajes celulares”.

El investigador español destaca que tanto él como sus colegas son conscientes de que “aún faltan años para que estos órganos estén disponibles en la práctica clínica y que habrá una serie de barreras moleculares que solucionar”. Sin embargo, “tras este primer avance importante, estamos ilusionados de los próximos pasos que puedan darse”.

Referencia:

Jiaowei Wang et al. «Generation of a Humanized Mesonephros in Pigs from Induced Pluripotent Stem Cells via Embryo Complementation». Cell Stem Cell, 2023.

Fuente: SINC
Derechos: Creative Commons.

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Científicos españoles reproducen en laboratorio la implantación de un embrión humano hasta el día 14

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laboratorio implantación embrión humano
Foto: IVI

Un equipo internacional de investigadores con una destacada participación española ha logrado un hito científico sin precedentes: reproducir en laboratorio la implantación de un embrión humano hasta el día 14 de desarrollo, el límite legal permitido para su estudio. El avance abre nuevas vías para comprender por qué fracasan muchos embarazos en sus primeras fases y supone un paso decisivo hacia una reproducción asistida más eficaz y personalizada.

La investigación ha sido impulsada por científicos del IIS La Fe, la Fundación IVI, la Universidad de Stanford y el Babraham Institute, en un contexto marcado por la baja natalidad y el retraso en la edad de maternidad, factores que están influyendo de forma directa en las dificultades para lograr un embarazo.

Un avance clave para entender el inicio del embarazo

La implantación embrionaria es uno de los momentos más críticos del embarazo y, hasta ahora, uno de los más desconocidos desde el punto de vista científico. La imposibilidad de observar este proceso fuera del útero humano limitaba enormemente el estudio de las causas que provocan muchos fallos reproductivos.

Gracias a este nuevo modelo experimental, los investigadores han conseguido recrear de forma controlada el entorno del endometrio humano durante los primeros días de desarrollo del embrión, permitiendo analizar con precisión cómo se produce la implantación y qué factores pueden impedirla.

Un modelo 3D que replica la implantación embrionaria

“El estudio ha permitido, por primera vez, conseguir una implantación embrionaria humana en el laboratorio y desarrollar un modelo tridimensional que replica, hasta el día 14, la implantación embrionaria humana”, explica Francisco Domínguez, jefe de Receptividad Endometrial y Fundación Embrionaria de la Fundación IVI.

Este modelo 3D supone un salto cualitativo para la investigación, ya que reproduce con gran fidelidad lo que ocurre en el útero durante los primeros compases del embarazo, una etapa determinante para que la gestación llegue a término.

Clave para investigar el fallo de implantación repetido

Uno de los principales objetivos de este avance es profundizar en el estudio del fallo de implantación embrionaria repetido, un problema que afecta a un número creciente de mujeres y que, en muchos casos, carece de una explicación clara.

“Este modelo nos va a permitir estudiar por qué se producen algunos fallos de implantación. Podremos trabajar con células de las propias pacientes, cultivarlas en el laboratorio y determinar las razones específicas por las que no se produce la implantación”, señala el doctor Domínguez.

Este enfoque permitirá analizar cada caso de forma individualizada, algo que hasta ahora no era posible por la falta de modelos fiables que replicaran el entorno del útero humano.

Hacia una medicina reproductiva más personalizada

El logro no solo amplía el conocimiento sobre los primeros días del desarrollo embrionario, sino que también abre la puerta a una nueva era en la reproducción asistida. La posibilidad de estudiar la implantación en condiciones controladas facilitará el diseño de tratamientos más precisos y adaptados a cada paciente.

“Hasta ahora no contábamos con buenos modelos que replicaran lo que ocurre en el útero humano. Esto abre posibilidades reales de medicina personalizada en nuestro campo que antes no existían”, subrayan los investigadores.

Un impacto directo en los tratamientos de fertilidad

A medio y largo plazo, este avance podría contribuir a mejorar las tasas de éxito de los tratamientos de reproducción asistida, reducir la incertidumbre emocional de las parejas y optimizar los protocolos clínicos, ajustándolos mejor a las necesidades de cada mujer.

En un escenario marcado por los cambios demográficos y el aumento de los problemas de fertilidad, la reproducción en laboratorio de la implantación embrionaria hasta el día 14 se consolida como uno de los avances científicos más relevantes de los últimos años en el ámbito de la biomedicina reproductiva.

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