Por primera vez, los investigadores utilizaron células madre embrionarias para crear un mono quimérico cuyo cuerpo estaba formado por células de dos individuos genéticamente diferentes. El mono quimérico nació vivo y sobrevivió diez días antes de ser sacrificado debido a problemas respiratorios. En otros intentos, las células madre añadidas no se integraron en el cuerpo o el embarazo de la madre sustituta acabó en un aborto espontáneo. En el futuro, los investigadores quieren mejorar el proceso para conocer mejor las posibilidades de la ingeniería genética y desarrollar quimeras que puedan utilizarse para la investigación médica.
Las quimeras son organismos formados por células genéticamente diferentes, de la misma especie o de especies diferentes. En ratones y ratas, los investigadores ya han logrado crear individuos quiméricos en los que se combinaba un óvulo fecundado con células madre pluripotentes de un animal de la misma especie. Estos experimentos se consideran una prueba de que las células madre pluripotentes son capaces de convertirse en diversos tejidos de un organismo viable. En otras especies, sin embargo, los intentos de crear quimeras han fracasado hasta ahora, en parte porque es difícil hacer coincidir con precisión las células madre pluripotentes con la etapa de desarrollo del embrión huésped.
Células madre fluorescentes verdes
Un equipo dirigido por Jing Cao de la Academia China de Ciencias en Shanghai logró crear por primera vez un mono quimérico viable. «Éste es un objetivo que debería haberse esperado desde hace mucho tiempo en esta industria», dice el colega de Cao, Zhen Liu. “Esta investigación tiene implicaciones no sólo para comprender la pluripotencia ingenua en otros primates, incluidos los humanos, sino también para la ingeniería genética y la conservación de especies. En particular, este trabajo podría ayudarnos a desarrollar modelos de monos más precisos para estudiar enfermedades neurológicas y otros estudios biomédicos».
Para crear las quimeras, el equipo primero tomó células madre de embriones de blastocisto de macacos de cola larga de siete días de edad. Para poder controlar posteriormente el grado de integración de estas células en un nuevo organismo, los investigadores insertaron un gen para una proteína verde fluorescente. Luego inyectaron las células madre en embriones de macaco de cola larga de cuatro a cinco días de edad en la etapa de mórula. En esta etapa, las células que emergen del óvulo fertilizado comienzan a diferenciarse en una masa celular interna y externa.
Baja tasa de éxito
Cao y su equipo inicialmente cultivaron los embriones quiméricos creados de esta manera en diversas condiciones en el laboratorio, donde descubrieron que las células madre añadidas podían reproducirse a diferentes ritmos dependiendo de las condiciones externas. Por otro lado, las condiciones favorables para la proliferación de células madre hicieron que los embriones murieran con mayor frecuencia en las primeras etapas de desarrollo. A lo largo de numerosos experimentos, los investigadores encontraron un equilibrio entre la proliferación de las células madre inyectadas y la supervivencia del embrión temprano.
Utilizando este procedimiento, el equipo creó 91 blastocistos, 74 de los cuales tenían fluorescencia verde, lo que significa que se les transfirió un porcentaje suficiente de células madre. Los investigadores implantaron estos blastocistos quiméricos en 40 madres sustitutas macacas, doce de las cuales quedaron embarazadas. Sin embargo, sólo en dos casos esto resultó en un embrión quimérico. Uno de ellos nació muerto después de aproximadamente la mitad del período normal de gestación, el otro nació a término y está vivo. En otros cinco monos nacidos vivos, las células madre transferidas no se multiplicaron más. «Lo que llamó la atención fue la alta tasa de abortos espontáneos en nuestros experimentos con quimeras», informan los investigadores. “Esto también afectó a los embriones en los que las células madre inyectadas no se multiplicaron. La muerte de estas células madre también puede haber tenido un efecto negativo en el embrión».
Células quiméricas en todos los tejidos.
En el macaco quimérico nacido vivo, las células madre marcadas en verde se habían extendido por todo el cuerpo. Su piel y ojos tenían un color verdoso y en órganos internos como el cerebro, el corazón, los riñones, el hígado, los testículos y el tracto gastrointestinal, los investigadores encontraron que, dependiendo del tejido, entre el 21 y el 92 por ciento de las células estaban presentes en la sangre. inyectado. las células madre disminuyeron. «En este estudio, hemos proporcionado pruebas claras de que las células madre pluripotentes de monos ingenuos tienen la capacidad de diferenciarse in vivo en todos los diferentes tejidos que componen el cuerpo de un mono», dice el colega de Cao, Miguel Esteban. «Este estudio profundiza nuestra comprensión del potencial de desarrollo de las células madre pluripotentes en primates».
Sin embargo, la salud del mono quimérico era mala. «Después de sobrevivir durante diez días, su temperatura corporal bajó drásticamente y desarrolló insuficiencia respiratoria», informan los investigadores. “Por lo tanto, un veterinario lo sacrificó para un análisis detallado”. Investigaciones adicionales no revelaron una causa clara, pero mostraron que las células originales y las inyectadas tenían diferentes cambios epigenéticos en la metilación del ADN. «Aunque no podemos concluir que los diferentes niveles de metilación del ADN fueran la causa de los abortos espontáneos y la mala salud de los monos quiméricos, ésta es una posibilidad real», escriben los investigadores. En trabajos futuros, pretendemos estudiar con más detalle qué mecanismos subyacen a la supervivencia embrionaria para optimizar el proceso y mejorar la eficiencia de la generación de quimeras.
Fuente: Jing Cao (Academia China de Ciencias, Shanghai, China) et al., Cell, doi: 10.1016/j.cell.2023.10.005
