Un equipo internacional de científicos ha descubierto por primera vez cómo se organizan las células de un embrión para formar las extremidades humanas, lo que ayudará en el futuro a diagnosticar y a tratar las enfermedades congénitas asociadas a las mismas.

El hallazgo, que publica este miércoles la revista Nature, ha sido posible gracias a la aplicación de tecnologías celulares de vanguardia para crear un atlas que caracteriza el mapa celular de las extremidades humanas desde que empiezan a formarse. De este modo, los investigadores han visto cómo las extremidades se crean en una fase inicial como una especie de bolsas celulares indiferenciadas a los lados del cuerpo, sin una forma o función específicas.

Es a las ocho semanas de desarrollo cuando empiezan a estar bien diferenciadas, son anatómicamente complejas e inmediatamente reconocibles como extremidades, con dedos en las manos y en los pies. Este proceso requiere ‘una orquestación muy rápida y precisa de las células’, subraya el estudio, ya que cualquier pequeña alteración durante este proceso puede tener un efecto secundario, razón por la cual las variaciones en las extremidades se encuentran entre los síndromes más frecuentes al nacer, afectando aproximadamente a uno de cada 500 bebés en todo el mundo.

Para llegar a esta conclusión, los investigadores analizaron tejidos humanos de entre 5 y 9 semanas de desarrollo, lo que les permitió rastrear programas específicos de expresión génica, activados en determinados momentos y zonas, que dan forma a las extremidades en formación. Como parte del estudio, los investigadores demostraron que hay patrones genéticos con implicaciones en la formación de las manos y los pies, identificando ciertos genes que, cuando se alteran, se asocian a síndromes específicos de las extremidades como la braquidactilia -dedos cortos- y la polisindactilia -dedos de más o de menos-.

El equipo también pudo confirmar que muchos aspectos del desarrollo de las extremidades son comunes a humanos y ratones. En conjunto, estos hallazgos no solo proporcionan una caracterización en profundidad del desarrollo de las extremidades en humanos, sino que también aportan datos fundamentales que podrían influir en el diagnóstico y tratamiento de los síndromes congénitos de las extremidades. ‘Lo que revelamos es un proceso muy complejo y regulado con precisión. Es como ver trabajar a un escultor que va cincelando un bloque de mármol hasta revelar una obra maestra. En este caso, la naturaleza es la escultora, y el resultado es la increíble complejidad de nuestros dedos’, ha señalado uno de los autores, Hongbo Zhang, investigador de la Universidad Sun Yat-sen de Guangzhou en un comunicado.

Este estudio forma parte de la iniciativa internacional Atlas Celular Humano, cuyo objetivo es cartografiar todos los tipos celulares del cuerpo humano para transformar la comprensión de la salud y la enfermedad, y ha sido llevado a cabo por investigadores del Instituto Wellcome Sanger, el Instituto Europeo de Bioinformática (ambos en el Reino Unido), la Universidad Sun Yat-sen (China), además de colaboradores de otros centros. ‘Nuestro trabajo en el Atlas Celular Humano está profundizando nuestra comprensión de cómo se forman estructuras anatómicamente complejas, ayudándonos a descubrir los procesos genéticos y celulares que subyacen al desarrollo humano sano, con muchas implicaciones para la investigación y el tratamiento de las enfermedades’, ha señalado la autora Sarah Teichmann, doctora en el Instituto Wellcome Sanger y cofundadora del Atlas de Células Humanas.

Ver más información:  Zhang B, He P, Lawrence JEG, Wang S, Tuck E, Williams BA, et al. A human embryonic limb cell atlas resolved in space and time. Nature [Internet]. 2023[citado 7 dic 2023];. https://doi.org/10.1038/s41586-023-06806-x

8 diciembre 2023|Fuente: EFE| Tomado de la Selección Temática sobre Medicina de Prensa Latina. Copyright 2019. Agencia Informativa Latinoamericana Prensa Latina S.A.

El avance, que podría ayudar en la investigación de desórdenes genéticos, pone de relieve la rapidez con la que la ciencia en este campo ha superado a la legislación.

Un equipo de científicos ha creado embriones humanos sintéticos empleando células madre, sin la necesidad de recurrir a óvulos o esperma, un avance revolucionario que podría potencialmente ayudar en la investigación de desórdenes genéticos.

Según recoge este jueves (15.05.2023) el diario británico The Guardian, se trata de un innovador paso hacia adelante en la ciencia e investigación que plantea, sin embargo, al mismo tiempo, dilemas éticos y problemas legales.

Expertos del Reino Unido y Estados Unidos indican que estos embriones modelo, que se asemejan a los que se encuentran en las fases más tempranas del desarrollo humano, podrían proporcionar, por ejemplo, una «ventana crucial» en las causas biológicas de los abortos recurrentes.

Sin corazón latente ni cerebro

Estas estructuras no tienen un corazón latente ni el comienzo de un cerebro, aunque incluyen células que típicamente continuarían formando la placenta, el saco vitelino y el mismo embrión.

«Podemos crear modelos similares a los embriones humanos reprogramando las células», apunta la profesora Magdalena Zernicka-Goetz, del Instituto de Tecnología de California (Estados Unidos) en una intervención realizada en el marco de un congreso anual en Boston de la Sociedad Internacional para Investigación de Células Madre.

Según esto, no existe ahora la perspectiva a corto plazo de que estos embriones sintéticos vayan a ser empleados clínicamente y sería ilegal implantarlos en el útero de una paciente. Tampoco está claro todavía si estas estructuras tienen el potencial de continuar madurando más allá de las fases más tempranas de desarrollo.

La ciencia supera la legislación

De acuerdo con el medio británico, el avance pone de relieve la rapidez con la que la ciencia en este campo ha superado a la legislación, y los científicos del Reino Unido y otros países ya se están movilizando para elaborar directrices voluntarias que regulen el trabajo con embriones sintéticos.

En otra comparecencia en dicho congreso, el responsable de biología de células madre y genética del desarrollo en el Instituto Francis Crick (Londres), Robin Lovell-Badge, dijo que «la idea es que si empleamos células madre para realmente modelar el desarrollo embrionario normal humano, se puede obtener muchísima información sobre cómo comenzamos el desarrollo, lo que puede ir mal, sin tener que usar embriones en su fase temprana para la investigación».

Referencia

The Guardian. Scientists create synthetic human embryos in stem cell breakthough[Internet][citado 6 nov 2023, actualizado 2023]. Disponible en: https://www.theguardian.com/science/2023/jun/14/synthetic-human-embryos-created-in-groundbreaking-advance

7 noviembre 2023|Fuente: DW.com| Tomado de Ciencia |global

Es una línea de investigación en la aún lejana posibilidad de generar órganos humanos en otros animales para trasplantes.

Un equipo de científicos desarrolló, por primera vez, embriones de cerdo cuyos riñones contenían un-50–60 % de células humanas y que, tras 28 días de gestación en ese animal, mostraban una estructura normal para su fase de desarrollo.

Los llamados embriones quimera contienen células de dos especies, en este caso de humano y cerdo, y es una línea de investigación en la aún lejana posibilidad de generar órganos humanos en otros animales para trasplantes.

Investigadores chinos publican estos resultados en la revista Cell Stem Cell, la cual señala que es la primera vez que se logra cultivar un “órgano sólido humanizado” en otra especie, aunque sí se han usado métodos similares para generar tejidos humanos como sangre o músculo esquelético en cerdos.

El equipo, encabezado por los Institutos de Biomedicina y Salud de Guangzhou (China), creó con éxito esos embriones quiméricos y los transfirió a cerdas, donde los riñones humanizados en desarrollo presentaban una estructura y una formación de túbulos normales al cabo de 28 días.

Los embriones quimera contienen células de dos especies, en este caso de humano y cerdo

Los investigadores se centraron en los riñones porque son uno de los primeros órganos en desarrollarse y también son los más trasplantados en medicina humana.

Hasta ahora se habían producido órganos de rata en ratones y viceversa, pero los intentos de cultivar órganos humanos en cerdos no habían tenido éxito.

El equipo chino probó un enfoque que mejora la integración de las células humanas, explicó a la revista Liangxue La, coordinador del estudio.

El primer paso fue crear un “nicho” dentro del embrión porcino para que las células humanas no tuvieran que competir con las de cerdo.

Para ello, usaron la herramienta de edición genética CRISPR, con la que diseñaron un embrión unicelular porcino al que le faltaban dos genes necesarios para el desarrollo renal.

Después, diseñaron células madre pluripotentes humanas (que tienen el potencial de convertirse en cualquier tipo de célula) para hacerlas más susceptibles a la integración.

Antes de implantar los embriones en desarrollo a las cerdas, los investigadores cultivaron las quimeras en condiciones optimizadas para proporcionar nutrientes y señales únicas tanto a las células humanas como a las porcinas, ya que suelen tener necesidades dispares.

Los investigadores transfirieron 1 820 embriones a 13 animales y al cabo de un periodo de entre 25 o 28 días, interrumpieron la gestación y extrajeron los embriones para evaluar si las quimeras habían logrado producir riñones humanizados.

Se analizaron cinco embriones quiméricos (dos de 25 días de implantación y tres de 28 días) en los que los riñones humanizados eran “estructuralmente normales para su fase de desarrollo y estaban compuestos por un 50-60 % de células humanas”, agrega la nota.

“Si se crea un nicho en el embrión porcino, las células humanas van a parar de forma natural a esos espacios»

Los riñones estaban en la etapa de mesonefros (la segunda etapa del desarrollo renal); habían formado túbulos y brotes de células que eventualmente se convertirían en uréteres que conectarían el riñón con la vejiga.

El equipo investigó además si había células humanas en otros tejidos de los embriones, lo que podría tener implicaciones éticas, sobre todo si se encontraban abundantes células humanas en tejidos neurales o de la línea germinal y los cerdos llegaran a término.

Sin embargo, las células humanas se localizaban, sobre todo, en los riñones, mientras que el resto del embrión estaba compuesto por células porcinas.

“Si se crea un nicho en el embrión porcino, las células humanas van a parar de forma natural a esos espacios», explicó el autor principal, Zhen Dai, del Instituto de Biomedicina y Salud de Guangzhou.

El investigador aseguró que vieron “muy pocas” células neuronales humanas en el cerebro y la médula espinal y “ninguna” en la cresta genital, lo que indica que “las células madre pluripotentes humanas no se diferenciaron en células germinales”.

Este trabajo aporta “avances importantes en una de las vías que más interés ha suscitado a lo largo de los últimos años” para desarrollar un modelo de producción de órganos aptos para trasplante mediante el uso de cerdos como animal vehicular, en opinión del nefrólogo español Rafael Matesanz, ajeno al estudio.

El creador de la Organización Nacional de Trasplantes, citado por Science Media Centre (una plataforma que ofrece fuentes científicas a los periodistas), recordó las investigaciones pioneras del científico español Juan Carlos Izpisúa, que demostró la posibilidad de hibridación entre dos especies.

El equipo de investigadores chinos quiere ahora permitir que los riñones humanizados se desarrollen durante más tiempo y trabajan para generar otros órganos humanos en cerdos, como el corazón y el páncreas.

Aunque el objetivo a largo plazo es optimizar esta tecnología para el trasplante de órganos humanos, el equipo reconoce que el trabajo será complejo y podría llevar muchos años.

Cultivar un órgano humanizado plenamente funcional en un cerdo requeriría algunos pasos adicionales porque los órganos se componen de múltiples tipos de células y tejidos.

En este estudio, los investigadores crearon un nicho solo para un subconjunto de células, lo que significa que los riñones tenían células vasculares derivadas de cerdos, y esto podría provocar el rechazo del órgano si se utilizaran en un escenario de trasplante, por lo que aún hace falta mucha investigación.

Por el momento, esta tecnología, según el también firmante Miguel Esteban del Instituto de Biomedicina y Salud de Guangzhou, “proporciona una ventana para estudiar el desarrollo humano» y las enfermedades del desarrollo.

Referencia

Wang J,  Xie W, Li N,  Li W, Zhishuai Zhang Z, et al. Generation of a humanized mesonephros in pigs from induced pluripotent stem cells via embryo complementation. Cell Stem Cell 30, 1235–1245 September 7, 2023. https://doi.org/10.1016/j.stem.2023.08.003

https://www.cell.com/cell-stem-cell/fulltext/S1934-5909(23)00286-2

07/09/2023

Fuente: (huffpost). Salud Ciencias   ​PRISA MEDIA, S.A.U. Todos los derechos reservados.

Los modelos de embrión humano pueden brindar una oportunidad sin precedentes para conocer los misteriosos inicios del embrión y más sobre los fallos tempranos del embarazo, señalan científicos.

Las primeras etapas del embrión son cruciales para su desarrollo, pero difíciles de estudiar por razones éticas y técnicas. Científicos han logrado ahora crear modelos completos de embriones humanos a partir de células madre cultivadas en el laboratorio y hacerlos crecer fuera del útero hasta el día 14 de vida.

Detrás de esta investigación está el científico palestino Jacob Hanna, del Instituto Weizmann de Ciencias (Israel), quien el pasado junio ya dio a conocer esta investigación en un artículo publicado en un repositorio científico (bioRxiv), sin la revisión de otros investigadores. Este miércoles sus resultados aparecen en la revista científica Nature.

El equipo -que no es el único que ha avanzado en este campo- se apoyó en su experiencia previa en la creación de modelos sintéticos de embriones de ratón basados en células madre. Como en aquella ocasión, esta vez no utilizó óvulos fecundados ni un útero, sino células madre pluripotentes -con capacidad de poder generar cualquier tipo celular-.

Embriones completos

Los embriones sintéticos tenían todas las estructuras y compartimentos característicos de las primeras semanas, incluida la placenta, el saco vitelino, el saco coriónico y otros tejidos externos que aseguraron el crecimiento dinámico y adecuado de los modelos.

Se parecen estructuralmente a los embriones naturales, aunque no son idénticos, resumen los autores en su artículo.

«Dada su auténtica complejidad, los modelos de embrión humano obtenidos pueden brindar una oportunidad sin precedentes para arrojar nueva luz sobre los misteriosos inicios del embrión», así como sobre los fallos tempranos del embarazo señala un comunicado del Weizmann.

«Un embrión es autodirigido por definición, no necesitamos decirle lo que tiene que hacer, solo debemos liberar su potencial codificado internamente», afirma Hanna, para quien «es fundamental mezclar los tipos de células adecuados al principio, que solo pueden derivarse de células madre naive (estado en el que son capaces de especializarse en cualquier tipo de célula). Una vez hecho esto, el propio modelo embrionario dice: ¡adelante!”, señala.

Polémica científica

Estos desarrollos permitirán investigar unas etapas del desarrollo temprano de embriones humanos hasta ahora muy difícil de estudiar. «Naturalmente, estos avances suscitan interés y preocupación por igual, por los aspectos éticos y legales que los acompañan».

También habrá que establecer qué condición o estatus tienen estos embriones y si deberían equipararse a los naturales. «La biología debería darnos la respuesta», según Montoliu.

Además de Hanna hay otros equipos trabajando en este campo en una «competición científica» con polémica incluida sobre quién se ha adelantado a quién y sobre si los resultados se han anunciado o no siguiendo el protocolo científico (publicación en una revista).

Referencia

Oldak B, Wildschutz, E, Bondarenko V, Yunus Comar M, Zhao CH, Aguilera Castrejon A, et al. Complete human day 14 post-implantation embryo models from naïve ES cells. Nature. 2023, https://doi.org/10.1038/s41586-023-06604-5

Fuente: (DW.com) Tomado- Ciencia

Investigadores de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, han demostrado por primera vez que la obesidad gestacional asociada a la infección por el virus del zika influye en la respuesta antiviral de la placenta, debilitando la capacidad del órgano para atacar al patógeno y proteger al feto.

El estudio contó con el apoyo de la FAPESP. Sus resultados se recogen en un artículo publicado en la revista Viruses. Según los autores, los resultados subrayan la importancia de una atención prenatal adecuada.

Normalmente asociamos la obesidad durante el embarazo a problemas como la diabetes gestacional o los recién nacidos de alto peso, pero hay que subrayar que las consecuencias pueden ir más allá. En este estudio demostramos que la respuesta inmunitaria de la placenta, o más bien la respuesta inmunitaria que se produce en la interfase materno-fetal, está muy comprometida en estos casos, afirma Maria Notomi Sato, profesora de la Facultad de Medicina de la USP y última autora del artículo.

En los casos de infección por zika en embarazadas obesas, explicó, tanto la transcripción de genes como la producción de proteínas implicadas en la respuesta inmunitaria están disminuidas. «Sobre todo, la vía del interferón está alterada. La proteína interferón ayuda a inhibir la replicación del virus y es una parte extremadamente importante de la respuesta a cualquier enfermedad viral», dijo.

Cabe señalar que el zika, al igual que el dengue y el SARS-CoV-2, es capaz de atravesar la barrera placentaria e infectar al bebé. El grupo analizó 30 muestras de placenta de embarazadas obesas y no obesas infectadas por el zika suministradas por la Fundación Oswaldo Cruz (FIOCRUZ), institución de investigación subordinada al Ministerio de Salud de Brasil, y 39 de mujeres sanas suministradas por Patrícia Rondó (investigadora de la Facultad de Salud Pública de la USP).

El análisis demostró que el zika puede alterar morfológicamente la placenta en gestantes obesas y agravar la insuficiencia de la vía placentaria del interferón tipo I. Como estrategia de evasión inmunitaria, el virus inhibe la activación de receptores intracelulares que detectan el ARN viral y desencadenan la producción de interferón de tipo I, como RIG-I, IRF-3 y MAVS.

Los interferones son una amplia clase de citoquinas provocadas para defender al organismo y son esenciales para movilizar la respuesta inmunitaria frente a los patógenos, activando genes que impiden su replicación.

Otro mecanismo de evasión utilizado por el zika es la degradación de la proteína STAT2, que media en la señalización del interferón. El estudio demostró que estas estrategias de evasión permitieron al virus persistir en la placenta, facilitando su replicación y transmisión al feto.

Otro mecanismo de evasión utilizado por el zika es la degradación de la proteína STAT2, que media en la señalización del interferón. El estudio demostró que estas estrategias de evasión permitían al virus persistir en la placenta, facilitando su replicación y transmisión al feto.

«El análisis de las muestras de placenta mostró que en las embarazadas obesas no infectadas no había alteraciones en la expresión transcripcional de los factores antivirales ni en la expresión de los tipos I y III de interferón. En las embarazadas obesas que contrajeron el zika, observamos una disminución de la expresión transcripcional de RIG-I e IFIH1 [el gen precursor de la proteína MDA-5]. Esta disminución dio lugar a una respuesta antiviral debilitada», dijo Anna Claudia Castelo Branco, primera autora del artículo y candidata a doctora en el Departamento de Inmunología del Instituto de Ciencias Biomédicas de la USP.

Microcefalia

El estudio no encontró una relación entre la obesidad gestacional y la microcefalia infantil. «No fue posible demostrar tal relación porque el estudio incluyó un pequeño número de muestras», dijo Castelo Branco. «Investigaciones anteriores habían descubierto que la infección por zika en el primer o segundo trimestre era más crítica para la aparición de microcefalia debido a cuestiones relacionadas con el desarrollo neuronal del feto. Teníamos un mayor número de muestras de embarazadas obesas que se infectaron en el tercer trimestre».

Factores de riesgo como el momento de la infección durante el embarazo y si se trataba de una infección primaria, una reinfección o una infección crónica, así como la rotura de membranas y el tipo de parto, pueden influir en la incidencia de la transmisión fetal, añadió.

La obesidad es un estado de inflamación crónica que provoca múltiples enfermedades metabólicas, prosiguió:

Es como si todos los componentes de la obesidad -hiperplasia adipocitaria, acumulación de grasa, alteración de la microbiota intestinal- hicieran que el organismo estuviera constantemente inflamado. Sin embargo, la inflamación es de bajo grado, por lo que el sistema inmunitario está siempre alerta en una sucesión de falsas alarmas.

Se ha comprobado que la obesidad en general (no en el contexto del embarazo) se correlaciona con respuestas deficientes a infecciones y vacunas, y es un factor de riesgo de muchas enfermedades.

En el contexto del embarazo, pocos estudios han encontrado hasta ahora una relación entre la obesidad y un mayor riesgo de infecciones. Nuestro estudio es el primero que demuestra que la respuesta inmunitaria de la placenta está debilitada en las mujeres obesas infectadas por el zika. Castelo Branco.

Abril 19/2023 (EurekaAlert!) – Tomado de News Release: https://www.eurekalert.org/news-releases/986731 Copyright 2023 by the American Association for the Advancement of Science (AAAS).

Traducción realizada con la versión gratuita del traductor www.DeepL.com/Translator

Un estudio explica cómo las células permanecen en estado latente en los ovarios sin perder su capacidad reproductiva. Read more