Un modelo de embrión reproduce por primera vez la semana más misteriosa de la formación de un ser humano

La gastrulación tiene que entrar de lleno en nuestro vocabulario habitual; todo el mundo tiene que saber qué es, opina el biólogo Alfonso Martínez-Arias. Todas las personas venimos de una sola célula fecundada que comienza a multiplicarse. A los 14 días aún somos una bolita informe. Pero unos siete días después, ya tenemos un plan corporal y la semilla de todos los órganos, todo en una estructura del tamaño de la punta de un lápiz. Eso es la gastrulación.

Observar este proceso en humanos ha sido imposible por dificultades técnicas y sobre todo éticas. Esto ha contribuido a que aún sea el mayor enigma del desarrollo. Este jueves, Martínez Arias publica junto a colegas chinos un avance que permite observar la gastrulación de principio a fin en el primer modelo de embrión de primate que alcanza los 25 días de desarrollo. “Hemos cruzado la frontera”, celebra Martínez Arias, cuyo avance se publica en Nature.

En los humanos, solo uno de cada tres óvulos fecundados llega formar un bebé, sin que en muchos casos se sepa por qué. Además, el origen de muchas malformaciones congénitas que afectan a algunas personas de por vida está en fallos de la gastrulación que nunca se identifican. Los nuevos modelos de embrión de primate ayudan a abordar estas cuestiones, sostiene Martínez Arias, investigador Icrea y profesor emérito de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona, que ha colaborado con un equipo liderado por Zhen Liu, del Instituto de Neurociencia de la Academia de Ciencias de China en Shanghái.

El comienzo de la gastrulación marca el límite en el que aparece un individuo, pues más allá de los 14 días el embrión no puede formar gemelos. Por ahora nadie ha llevado embriones humanos más allá de esos 14 días de desarrollo —una barrera legal y moral— lo que deja la ansiada gastrulación como un territorio inaccesible. Hace dos años, el equipo de Liu intentó abrir esta caja negra con éxito parcial, al preñar a tres macacas con modelos de embrión que alcanzaron los 17 días de desarrollo dentro del útero. Se atisbaron los primeros pasos de la coreografía celular esencial para formar un nuevo individuo, pero los embarazos fracasaron poco después.

En esta ocasión, el equipo ha partido de células madre embrionarias de macacos, capaces de transformarse en cualquier tejido del cuerpo. Primero las han llevado hasta el estadio de blastocisto, esa pelotita de unos cientos de células, y después han aplicado una nueva técnica de cultivo en líquido para que crezcan de forma tridimensional, llevándolos hasta el día 25, tres días después de haber terminado la gastrulación. Los investigadores han comparado estos embrioides con embriones naturales de macacos, y han confirmado que reproducen sus principales rasgos, sobre todo las semillas de músculo, tubo digestivo, sangre, cerebro, incluso las células germinales de las que surgen óvulos y espermatozoides.

Hasta ahora solo se habían cultivado embriones de ratón más allá de la gastrulación, pero estos mamíferos, sostiene Martínez Arias, son muy distintos de nosotros en aspectos claves del desarrollo. Los nuevos modelos abren las puertas del proceso en primates, grupo al que pertenecemos también los humanos. Es lo más cerca que se ha estado de estudiar la gastrulación humana, por ahora. Además, estos modelos evitan el uso y destrucción de embriones naturales de primates, con los problemas éticos que eso pudiese suponer.

“En biología del desarrollo casi nada empieza cuando creemos”, advierte Martínez Arias. “Hay mutaciones de las que ves las consecuencias cuando el feto tiene siete u ocho semanas, pero el origen en realidad está en la gastrulación. Si podemos buscar ese comienzo y encontrarlo, estamos dando el primer paso hacia un posible tratamiento”, razona el científico, que aventura que estos modelos serán de especial utilidad “en teratología [estudio de malformaciones embrionarias] y toxicología” de contaminantes ambientales.

“Es un estudio importante”, opina el biólogo Nicolas Rivron, que no ha participado en la investigación. Su equipo fue uno de los primeros en crear modelos de embrión humanos previos a la gastrulación. El investigador señala que este nuevo trabajo es la primera demostración de que estos modelos “pueden conseguir crecer más allá del momento crítico en el que aparece el plano del cuerpo”. Sin embargo, advierte, estas estructuras, ya sean de ratón, primate o humano, aún son “imperfectas” y está por ver si reflejan bien el “desarrollo natural”.

El trabajo aporta “por primer vez un modelo de embrión que abre una ventana para observar el desarrollo inicial de los primates de forma continua”, destacan los biólogos Xiangyu Kong y Thorold Theunissen, de la Universidad de Washington en San Luis (Estados Unidos). “Sería valioso explorar si estas mismas innovaciones”, escriben, pueden crear modelos de embrión humano de más de 14 días", aventuran.

Los responsables del estudio lo están intentando, pero se topan con una resistencia biológica de los modelos embrionarios a madurar, por ahora.