Ratones que poseen ojos, páncreas o corazón de rata

Demuestran que órganos funcionales de una especie pueden desarrollarse en organismos de especies distintas

Científicos del Salk Institute avanzan en la integración de células humanas en embriones de una especie diferente

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Científicos del  Salk Institute for Biological Studies de California, han conseguido avances en múltiples frentes en la carrera por integrar células madre pluripotentes de una especie en embriones de otra especie animal diferente. Esto permitirá estudiar el desarrollo embrionario de un organismo, las causas de enfermedades, desarrollar nuevos fármacos y la posibilidad de generar órganos para trasplante. 

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Fuente: Salk Institute

Se trata del primer paso hacia la generación de órganos humanos trasplantables usando animales grandes cuyo tamaño de órgano, fisiología y anatomía son similares a los humanos

Los últimos avances científicos que han permitido generar células, tejidos y órganos en organismos de diferentes especies, ofrecen una oportunidad sin precedentes para resolver problemas graves que afectan a la salud humana, en particular, la necesidad de órganos y tejidos para trasplante.

El estudio, que publica la revista Cell, lo lidera el Dr. Juan Carlos Izpisúa, Profesor de Expresión Genética del Salk Institute. También han participado, entre otros, el Dr. Josep Maria Campistol, Director General y Nefrólogo del Hospital Clínic e investigador del IDIBAPS, y científicos de la Universidad Católica de Murcia (UCAM), la Fundación Pedro Guillén, la Clínica CEMTRO de Madrid y la Universidad de Murcia.

En artículo que publica la revista Cell, los científicos, mediante el uso de la técnica CRISPR/Cas9 y células pluripotentes, han creado ratones que poseen ojos, páncreas o corazón de rata, y demuestran que órganos funcionales de una especie pueden desarrollarse en organismos de especies distintas. Por primera vez, estos expertos también han sido capaces de integrar células humanas en embriones de cerdo y vaca, marcando así el primer paso hacia la generación de órganos humanos trasplantables usando animales grandes cuyo tamaño de órgano, fisiología y anatomía son similares a los humanos. Por otro lado, el equipo de investigadores ha demostrado que la integración de células de especies divergentes puede ser más complicada que la combinación de células de rata y ratón, que son especies evolutivas próximas.

Wu también apunta que el experimento con ratones y ratas mostró que el crecimiento de órganos humanos en animales para el trasplante podría ser posible

“Nuestros hallazgos en la generación de quimeras interespecíficas son una esperanza para el avance de la ciencia y la medicina, y proporcionan una oportunidad sin precedentes para estudiar las primeras etapas del desarrollo embrionario y la formación de órganos, así como una nueva vía para el estudio de terapias médicas“, explica el profesor Juan Carlos Izpisúa. “Nuestras observaciones indican que un organismo de una especie puede desarrollarse y tener una vida absolutamente normal portando un órgano que está constituido por células de otra especie. Estas tecnologías constituyen una herramienta muy potente para el estudio de la evolución de las especies, el desarrollo de enfermedades, y puede conducir, en última instancia, a la posibilidad de generar órganos humanos funcionales para trasplante”, añade.

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Quimeras interespecíficas, potentes herramientas de investigación

Una quimera interespecífica es un organismo formado por células de diferentes especies. La palabra “quimera” originariamente describía criaturas mitológicas o deidades en las religiones politeístas. En ciencia, las quimeras interespecíficas se están convirtiendo en potentes herramientas de investigación básica para el desarrollo de aplicaciones clínicas.

En uno de los experimentos realizados en el artículo que publica la revista Cell, los investigadores usaron la tecnología de edición génica CRISPR/Cas9 para desactivar el gen que produce el páncreas en embriones de ratón. Entonces, insertaron en esos embriones células madre pluripotentes de rata, que contenían el gen intacto para la generación del páncreas. Una vez implantado, los embriones se desarrollaron de forma normal, excepto por el hecho de que en cada ratón estaba formándose un páncreas de rata. El éxito de este experimento inicial llevó al equipo a generar otros órganos de rata en ratones, como ojos o corazón.

Las células madre pluripotentes de rata fueron capaces de generar una vesícula biliar en el ratón, órgano que no está presente en ratas
Las células madre pluripotentes de rata fueron capaces de generar una vesícula biliar en el ratón, órgano que no está presente en ratas

Sorprendentemente, también observaron que las células madre pluripotentes de rata fueron capaces de generar una vesícula biliar en el ratón, órgano que no está presente en ratas. “Este experimento con roedores reveló un gran secreto: el embrión de ratón fue capaz de desbloquear la ruta, inhibida evolutivamente en la rata, para la formación de la vesícula biliar“, señala Jun Wu, científico del equipo investigador del laboratorio de Izpisúa. “Estos resultados demuestran la importancia del ambiente del animal receptor en el control del desarrollo de órganos y la especiación evolutiva”. Wu también apunta que el experimento con ratones y ratas mostró que el crecimiento de órganos humanos en animales para el trasplante podría ser posible. “Los ratones estaban sanos y tenían una vida normal, lo que indica que su desarrollo se llevó a cabo de forma correcta“, explica.

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Investigación con cerdos

Sin embargo, generar órganos humanos en ratones o ratas no tiene sentido, porque los roedores son demasiado pequeños y con una fisiología muy diferente a la humana. El equipo investigador decidió entonces trabajar con cerdos, cuyo tamaño de órganos y tiempos de desarrollo son más comparables al ser humano. Después de generar varios tipos de células madre pluripotentes inducidas humanas (iPSC), éstas se insertaron en embriones de cerdo que, posteriormente, fueron implantados en cerdas receptoras. El experimento se detuvo a las cuatro semanas de gestación, para evaluar la seguridad y la eficacia de la tecnología hasta ese punto.

[blocktext align=”left”]El equipo investigador decidió trabajar con cerdos, cuyo tamaño de órganos y tiempos de desarrollo son más comparables al ser humano

Algunos de los embriones mostraron que las células humanas se habían especializado y convertido en precursores de distintos tejidos, aunque la tasa de éxito y el nivel de contribución de las células humanas en cerdos fue mucho menor que en el caso de rata y ratón. Estos resultados representan la prueba de concepto de integración de células humanas en una especie animal grande.

Aunque los resultados representan el primer intento exitoso de integración de células iPS humanas en una especie animal grande, los científicos subrayan que la investigación se encuentra en etapas muy tempranas y que todavía quedan retos importantes que afrontar antes de desarrollar terapias médicas basadas en esta tecnología. El Dr. Josep M. Campistol apunta que “este trabajo multidisciplinar intenta dar respuesta a las necesidades de la medicina actual y constituye la primera piedra para la introducción, en el futuro, de nuevas metodologías para el trasplante de órganos sólidos”.

“El objetivo último de la investigación con quimeras es aprender si podemos usar técnicas de edición génica y células pluripotentes para generar tejidos y órganos humanos compatibles y creemos que el trabajo continuado nos conducirá al éxito final“, explica el Dr. Izpisúa. “En este proceso estamos adquiriendo una mejor comprensión de la evolución de las especies, la embriogénesis humana y el desarrollo de enfermedades, que con las metodologías actuales es difícil de obtener”, concluye.

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