La gastrulación, el proceso en el que un embrión se reorganiza de una esfera hueca a una estructura de varias capas, se considera una « caja negra » del desarrollo humano. Esto se debe a que los embriones humanos generalmente no se cultivan durante más de 14 días debido a preocupaciones bioéticas, y la gastrulación ocurre entre los días 17 y 21 después de la fertilización. Además, los modelos actuales de células madre que imitan la gastrulación no han podido incluir los tejidos extraembrionarios necesarios que dan origen al saco vitelino y la placenta. En un estudio que aparece el 20 de julio en la revista Cell, los investigadores informan sobre un nuevo método para desarrollar « perigastruloides », una estructura similar a un embrión que incluye uno de los tejidos de soporte, el saco vitelino, que falta en los modelos anteriores.

« Si bien se han desarrollado modelos no integrados de gastrulación humana y organogénesis temprana a partir de células madre pluripotentes humanas cebadas, estos modelos carecen de las células extraembrionarias que desempeñan un papel vital en el patrón y la morfogénesis del embrión », dice el autor principal Jun Wu, biólogo de células madre en el Centro Médico Southwestern de la Universidad de Texas. « La presencia de tejidos tanto embrionarios como extraembrionarios permite a los investigadores examinar las interacciones entre el epiblasto, el amnios y el saco vitelino durante la gastrulación, una tarea que antes era inalcanzable en humanos ».

En lugar de las células madre pluripotentes cebadas más utilizadas, el método de los investigadores utilizó células madre pluripotentes expandidas (EPSC). Se ha demostrado previamente que estas células se diferencian en tejido embrionario y extraembrionario en ratones. Al agregar los factores de crecimiento adecuados a los EPSC humanos, se diferenciaron en estos dos tipos de tejidos. Luego, las células se autoorganizaron en estructuras que se asemejaban al embrión humano, a las que los investigadores se refieren como « perigastruloides ».

Los tejidos extraembrionarios liberan señales químicas que guían el desarrollo del embrión, lo que permite que estos perigastruloides imiten varios procesos importantes que se consideran parte de este período de desarrollo de caja negra. Los perigastruloides desarrollan la cavidad amniótica en la que viven los embriones y las cavidades del saco vitelino que proporcionan suministro de sangre a los embriones. Además, los perigastruloides muestran signos tempranos de organogénesis, como la neurulación, que marca el comienzo del desarrollo del sistema nervioso central.

El equipo de investigación informa que su método es eficiente y reproducible. En lo que consideran un ensayo a pequeña escala, pudieron generar cientos de perigastruloides. « El poder de este modelo se deriva de su capacidad para explotar la notable capacidad de autoorganización de los EPSC humanos con una mínima intervención externa », dice Wu.

El equipo señala que los perigastruloides no son viables debido a la exclusión de los trofoblastos que dan origen a la placenta, lo que ayuda a disipar las preocupaciones éticas de esta investigación. Este proyecto siguió las pautas internacionales de investigación de células madre y fue aprobado por el Comité de Supervisión de Células Madre de UT Southwestern.

Este trabajo fue apoyado por la Fundación de Células Madre de Nueva York y el Instituto de Investigación de la Sociedad Estadounidense de Medicina Reproductiva.