La genética crió un embrión de cerdo de 4 semanas de edad con los inicios de órganos humanos

La quimera de rata y ratón muestra el desarrollo normal del embrión (B) y los órganos internos: riñones, corazón, hígado, pulmones, páncreas y cerebro dentro del organismo huésped (C). La

pluripotencia es una propiedad única de las células madre embrionarias que pueden convertirse en cualquiera de los 200 conocidos. tipos de células somáticas, de acuerdo con un programa de desarrollo embrionario dado y otras condiciones. Los científicos han aprendido a tomar estas células de embriones humanos y cultivarlas en el laboratorio. Numerosos experimentos han demostrado que, en este caso, las células pluripotentes conservan la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo de células, incluidos los espermatozoides y los óvulos.

Pero en el laboratorio es muy difícil cultivar un órgano hecho y derecho a partir de células madre, ya que la fisiología humana es casi imposible de recrear desde cero. Los científicos aún no saben cómo programar las células con tanta precisión. Necesitamos un entorno natural donde se active el programa para el desarrollo de células en el órgano deseado. Un embrión ideal sería un embrión humano o de primates, pero la ley prohíbe tales ensayos. Por lo tanto, los científicos han encontrado una salida en el uso de embriones de animales fisiológicamente cercanos a los humanos: cerdos y ganado. En los países desarrollados, los experimentos con estos embriones aún están permitidos.

Para resolver este problema, las quimeras son perfectamente adecuadas: organismos que consisten en células genéticamente heterogéneas. Dentro de las quimeras, se pueden cultivar órganos de otro organismo. Varios de estos experimentos fueron llevados a cabo por un grupo de científicos del Instituto Salk de Investigación Biológica (California). En particular, lograron crear por primera vez una quimera de un embrión de cerdo con el inicio de los órganos humanos.

Las quimeras son organismos muy interesantes desde un punto de vista científico. Pueden ser una herramienta valiosa para la investigación científica con la capacidad de usarlos en ensayos clínicos y para trasplantes de órganos.

Ahora la situación con los órganos donantes es muy tensa. Por ejemplo, el tiempo de espera promedio para un riñón es de aproximadamente 10 años. El promedio de vida en diálisis es de 5 años. Si se recuerda la técnica de cultivar quimeras, entonces se puede cultivar un riñón adecuado mucho más rápido mientras una persona aún está viva.

Utilizando la técnica de edición genética CRISPR-Cas9 y las últimas tecnologías de procesamiento de células madre, los científicos implantaron con éxito células madre en el embrión y cultivaron varios órganos de ratas, el páncreas, el corazón y los ojos, en el cuerpo del ratón. Este experimento confirmó la posibilidad conceptual de tal método para obtener órganos de donantes.

Luego, los investigadores implantaron células humanas pluripotentes en embriones de cerdo, examinando el desarrollo de tejidos y órganos humanos. Este es el primer paso para una investigación más detallada sobre el cultivo de órganos humanos en otros organismos, adecuados en tamaño, fisiología y anatomía.

Las células recuperadas de sus células madre de rata pluripotentes se desarrollan en el corazón dentro de un embrión de ratón genéticamente modificado.

En 2015, un equipo de científicos dirigido por Ispisua Belmonte creó la primera quimera para monitorear el desarrollo de células humanas en un embrión de ratón no viable. Ahora han ido más allá al aplicar la técnica de edición genética CRISPR-Cas9 para especificar el desarrollo de células pluripotentes en órganos específicos.

Utilizando la edición genética CRISPR-Cas9, los científicos cambiaron el embrión del huésped al desactivar los genes que son responsables del desarrollo de un órgano específico, por ejemplo, el páncreas. Luego, las células madre de otro animal (rata) con el gen del páncreas activo se colocan en el embrión. El embrión mismo se desarrolla de manera absolutamente normal en el cuerpo de una madre sustituta, con la excepción del hecho de que tiene un páncreas extraño.

Exactamente los mismos experimentos se llevaron a cabo con otros órganos en la quimera de ratas y ratones: los ojos y el corazón. Los científicos también descubrieron que las células de ratas pluripotentes formaron inesperadamente una vesícula biliar en el embrión de ratón, un órgano que está ausente en las ratas. Esto indica que las células donantes pluripotentes están fuertemente influenciadas por el organismo huésped y adoptan sus programas de desarrollo.

Sin embargo, criar un órgano humano en un cerdo no será fácil. Los científicos prestan atención a una serie de dificultades que surgen al cruzar organismos vivos muy diferentes, como los humanos y los cerdos. Tales dificultades están ausentes cuando se cultivan órganos en organismos genéticamente relacionados. Por ejemplo, en una persona y un cerdo, el período de gestación de un feto varía mucho (en un cerdo, 112 días).

Sin embargo, se realizó un experimento con órganos humanos en embriones de cerdo. Los precursores de los tejidos humanos comenzaron a crearse y desarrollarse hasta la edad de cuatro semanas del embrión, aunque no con tasas de éxito como las quimeras de ratas y ratones. Solo sobrevivió un pequeño número de células, y obviamente no se convirtieron en algo viable. El experimento se detuvo para evaluar la seguridad y la efectividad de la tecnología.

Al cultivar quimeras a escala industrial, las personas pueden resolver en gran medida el problema de la escasez de órganos para el trasplante. Millones de cerdos pueden criarse con hígado, páncreas y riñones humanos.

Los científicos reconocen que el objetivo final de la investigación con quimeras puede ser el cultivo de órganos y tejidos humanos a escala industrial, pero esta es una perspectiva muy lejana. En los próximos años, la investigación en esta área es de importancia teórica más que práctica. Darán una mejor comprensión del desarrollo embrionario humano y ayudarán a estudiar algunas enfermedades que de otro modo no se pueden estudiar.

El trabajo científico fue publicado el 26 de enero de 2017 en la revista Cell (doi: 10.1016 / j.cell.2016.12.036).

En un futuro cercano, la investigación continuará si las autoridades no los prohíben. Recientemente, organizaciones religiosas y públicas de carácter conservador han estado protestando contra tales experimentos .

Source: https://habr.com/ru/post/es401117/