El equipo de investigación de Juan Carlos Izpisua Belmonte, en colaboración con científicos chinos, ha conseguido crear embriones quimera con células humanas y de mono y cultivarlos durante 19 días. La investigación, que ha recibido algunas críticas debido a las implicaciones éticas de la generación de quimeras, ha demostrado el potencial de las células madre humanas para contribuir a diferentes tipos celulares en embriones quimera y proporciona nueva información de cómo se comunican entre sí las células humanas y de mono cuando se mezclan durante el desarrollo embrionario temprano. Los resultados del trabajo representan un paso hacia adelante en la posibilidad de generar en órganos humanos en el ganado porcino en el futuro, objetivo principal de los investigadores.
Según los últimos datos del Registro Mundial de Trasplantes, en el año 2019 se llevaron a cabo 146.840 trasplantes en todo el mundo. Este número representa una pequeña parte de los trasplantes que serían necesarios. Solo en Europa, donde se realizaron 34285 trasplantes, hay cerca de 60 000 personas en lista de espera y la Organización Nacional de Trasplantes estima que cada día de 2019 fallecieron 10 pacientes a la espera de un trasplante. La necesidad de órganos ha llevado a proponer diferentes aproximaciones como llevar a cabo trasplantes de órganos de otras especies a la nuestra o crear organismos quimera y generar órganos humanos en otros animales, como por ejemplo en cerdo, que tiene un tamaño y características similares a los humanos.
La posibilidad de generar órganos humanos en otros animales todavía es algo muy lejano. No obstante, la nueva investigación del equipo de Juan Carlos Izpisua Belmonte en el Instituto Salk (EE. UU.), en colaboración con investigadores de la Universidad Católica San Antonio de Murcia y la Universidad Kunming de China, demuestra que es posible integrar células humanas en embriones tempranos de mono, lo que indica que podría llegar a ser factible.
En estudios previos, los investigadores habían intentado incorporar células humanas en embriones de cerdo. No obstante, la contribución de las células humanas a los embriones era muy baja. El equipo se planteó que esto podía ser debido a que la distancia evolutiva entre ambas especies dificulta la comunicación entre las células pertenecientes a una y otra por lo que decidió investigar el comportamiento de las células humanas en embriones quimera con una especie mucho más cercana, un tipo de macaco.
En el nuevo trabajo, publicado en Cell, los investigadores introdujeron células madre humanas en 132 embriones de macaco de 6 días generados por fecundación in vitro en laboratorio. Las células madre humanas introducidas, 25 por embrión, pertenecían a una línea celular pluripotente, con capacidad para contribuir tanto a los tejidos embrionarios como extraembrionarios y estaban marcadas con fluorescencia para poder realizar su seguimiento. Diez días después de introducir las células humanas en los embriones, 103 de los embriones mixtos o quiméricos mantenían su desarrollo, aunque a partir de ese momento disminuyó su viabilidad, de forma que en el día 19 desde la fecundación, momento en el que se detuvo el experimento, únicamente se mantenían vivos tres. Los embriones se mantuvieron en cultivo in vitro en todo momento y no fueron implantados.
Los investigadores observaron que las células madre humanas sobrevivieron en el interior de los embriones de macaco y se integraron con mayor eficacia de la detectada en el caso de embriones de cerdo.
Para ver qué rutas o mecanismos moleculares utilizaban las células de ambas especies para comunicarse entre sí, el equipo analizó qué genes se expresan tanto en las células humanas como en las de mono de los embriones quimera. “A partir de estos análisis se identificaron varias rutas de comunicación nuevas o reforzadas en las células quiméricas”, señala Izpisua Belmonte. “Entender qué rutas están implicadas en la comunicación de las células quiméricas posiblemente nos permitirá mejorar esta comunicación y aumentar la eficiencia del quimerismo en una especie hospedadora que sea más lejana de los humanos a nivel evolutivo”.
Los embriones quimera de humano y macaco no están dirigidos a ser utilizados para generar órganos humanos para trasplantes sino a mejorar el conocimiento de cómo se comportan las células madre humanas en el entorno de otras especies y cómo se comunican con las otras células. Mediante esta estrategia los investigadores buscan entender mejor las fases tempranas del desarrollo humano y abrir el camino hacia la generación de órganos humanos en otras especies de mayor tamaño, concretamente en ganado porcino, destinados a trasplantes o medicina regenerativa. También podrían sentar la base para desarrollar plataformas en las que se pueda estudiar cómo se originan enfermedades concretas o cómo envejece cada órgano.
La generación de embriones quimera de macaco con células humanas plantea tanto nuevas posibilidades científicas como cuestiones éticas sobre este tipo de investigaciones. El trabajo de Izpisua y colaboradores ha recibido la críticas de algunos investigadores, que cuestionan la necesidad de utilizar un modelo en primate tan cercano a humanos o plantean si los resultados podrían ser utilizados con otros objetivos como generar quimeras reales.
Los autores del trabajo reconocen que existen múltiples consideraciones éticas para tener en cuenta al trabajar con embriones quimera, especialmente si se utilizan primates no humanos. Para su estudio señalan que se realizó una minuciosa revisión de los planes de investigación y protocolos por adelantado, así como revisiones éticas a nivel institucional y por parte de profesionales de bioética expertos el tema. También destacan que todos los experimentos fueron realizados ex vivo, y se limitaron al desarrollo temprano. “Es nuestra responsabilidad como científicos llevar a cabo nuestra investigación con consideración, siguiendo las recomendaciones éticas, legales y sociales”, señala Izpisua Belmonte.
En paralelo al artículo del equipo de Izpisua Belmonte se publica un comentario que aborda las consideraciones éticas de la investigación. En él Henry Greely y Nita Farahany, del Centro por el Derecho y las Biociencias de la Universidad de Stanford y la Iniciativa por la Ciencia y la Sociedad de la Universidad Duke, respectivamente, plantean la necesidad de una evaluación ética de este tipo de investigaciones por parte de la sociedad, basada en la comprensión de los experimentos que se realizan y su justificación frente a los posibles riesgos. Los autores destacan los siguientes aspectos a evaluar: bienestar de los animales utilizados, origen de las células humanas, idea de mezclar células o tejidos humanos con los de otras especies, debate público sobre la investigación con primates no humanos o humanos, que puede comprometer la confianza del público general en la ciencia.
Referencia: Tan T, et al. Chimeric contribution of human extended pluripotent stem cells to monkey embryos ex vivo. Cell. 2021 Apr 15;184(8):2020-2032.e14. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.020
Fuentes:
Greely HT, Farahany NA. Advancing the ethical dialogue about monkey/human chimeric embryos. Cell. 2021 Apr 15;184(8):1962-1963. doi: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2021.03.044.
Chimeric tool advanced for wide range of regenerative medicine, biomedical research applications. https://www.salk.edu/news-release/chimeric-tool-advanced-for-wide-range-of-regenerative-medicine-biomedical-research-applications/
Researchers generate human-monkey chimeric embryos. https://eurekalert.org/pub_releases/2021-04/cp-rgh040821.php
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