Las células madre solo viven unos pocos días, entre pequeños soportes en la superficie de un compartimento microfluídico. Pero una serie de vídeos en stop motion muestran que, durante ese tiempo, estas células se multiplican, se modifican y se organizan en esferas huecas. Cuando lo hacen, en realidad están intentando cumplir la última orden que recibieron: intentar convertirse en un embrión. Y lo hacen bastante bien.

Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Michigan (EE. UU.) informa de que ha logrado producir modelos realistas de embriones humanos a base de células madre. Los científicos creen que este avance permitirá probar medicamentos para la fertilidad y estudiar las primeras fases del embarazo, pero también plantea nuevos problemas legales y éticos.

Sus embriones artificiales se crearon a partir de células madre que fabricaron unas pequeñas estructuras en forma esférica de forma espontánea. Estas estructuras incluyen los primeros estadios de la bolsa amniótica y de las células internas del embrión (que se convertirían en las extremidades, la cabeza y el resto del cuerpo de una persona), aunque carecen de los tejidos necesarios para formar la placenta.

"Es asombroso cuánto se parecen a embriones humanos. Este es particularmente espectacular", afirma el genetista de la Universidad de Cambridge (EE. UU.) Alfonso Martínez Arias, al tanto de esta investigación publicada recientemente en la revista Nature.

Por ahora, no se trata de embriones reales, ya que carecen de la capacidad de convertirse en una persona, afirma el equipo. Sin embargo, a medida que Europa y China avanzan investigaciones similares, el enfoque plantea preguntas sobre lo cerca que realmente estamos de crear embriones humanos viables y sintéticos en el laboratorio.

Hasta ahora, los científicos han sido capaces de hacer que las células madre activen varias de las primeras fases clave del desarrollo embrionario, como la formación de la base del tejido nervioso, los espermatozoides y los óvulos, y que tomen decisiones como cuáles se convertirán en la cabeza de un animal y cuáles en la cola (estos avances se convirtieron en una de nuestras 10 Tecnologías Emegentes de 2018, ver TR10: Embriones artificiales).

A los embriones del equipo de Michigan, liderado por el bioingeniero Jianping Fu y la bióloga Deborah Gumucio, solo se les permitió vivir cuatro días, carecían de todos los tipos de células necesarios para poder ser clasificados como reales, y es probable que presentaran otras anormalidades y limitaciones.

Por eso, creen que podría pasar mucho tiempo antes de que sean capaces de sintetizar embriones casi indistinguibles de los que nacen de forma natural. La investigación sobre embriones artificiales de ratones ya ha progresado hasta tal punto que los científicos los están implantando en hembras para intentar crear animales vivos, pero aún no han tenido éxito.

La preocupación reside en que si los científicos logran producir embriones humanos en el laboratorio, alguien podría usar la técnica para crear personas modificadas genéticamente, un escenario distópico similar a los criaderos centrales de la novela Brave New World.

En diciembre pasado, Martínez Arias se unió a Fu y a varios otros expertos para escribir un artículo en el que pidieron a los reguladores que permitieran la investigación científica con estos modelos. No obstante, también pidieron una ley que prohíba usarlos para intentar iniciar un embarazo. El artículo decía: "Instamos a los reguladores a prohibir el uso de entidades basadas en células madre para fines reproductivos".

Fu opina que solo un "loco" trataría de crear humanos con embriones sintéticos. No obstante, dado el rápido avance de la ciencia, cree que es importante que haya una prohibición legal. El responsable detalla: "Muchos científicos intentan superar los límites, y hay personas que cruzan las líneas. Si dejamos que los científicos se autorregulen acabaremos teniendo bebés editados genéticamente. No confío en la autorregulación".

La técnica

Se sabe que las células madre de una placa de Petri pueden convertirse espontáneamente en un músculo cardíaco y empiezan a latir. También pueden crear organoides cerebrales en forma de gotas que emiten ondas eléctricas e intestinos en miniatura que pueden usarse para evaluar si los medicamentos funcionan.

Pero esta nueva investigación va más allá, pues imita con éxito los primeros días de desarrollo de un embrión. Según el informe, el equipo de Fu colocó células madre individuales en pequeñas ranuras de un chip microfluídico y luego proporcionó señales químicas para que comenzaran a dividirse y adoptar la forma de un embrión.

El equipo, cuyos resultados preliminares se publicaron en 2017, ahora afirman que pueden hacer que las células madre se conviertan en estructuras similares a embriones con una eficacia del 90 %, y que han hecho centenares de ellas. Fu detalla: "Este es el nuevo estándar de control, que lo convierte en una plataforma experimental. Cada canal tiene muchas cámaras, y cada una puede atrapar una pequeña esfera de células madre pluripotenciales. Los productos químicos solo alcanzan un lado, por lo que está muy controlado cuándo y dónde se estimulan las células madre".

Para los biólogos del desarrollo, que estudian cómo se forman los cuerpos, los sistemas capaces de crear modelos de embriones humanos son una gran noticia. Fu afirma que hay equipos en Japón y Reino Unido que ya están utilizando su dispositivo microfluídico para investigar cómo ciertas células en el embrión se convierten en bien espermatozoides o bien en óvulos. Si lo descubren, podrían encontrar la forma de crear células reproductivas para personas que carecen de ellas.

Problemas de financiación

El rápido desarrollo de los modelos embrionarios representa un desafío para los Institutos Nacionales de Salud de EE.UU. (NIH, por sus siglas en inglés), que no están seguros de poder financiar este tipo de investigación debido a una ley que prohíbe financiar experimentos con embriones humanos. Esa ley, la Enmienda Dickey-Wicker, aclara que cualquier "organismo" humano hecho de células se considerará como un embrión.

Lo que no está tan claro es qué significa 'organismo' (aunque se refiere a una forma de vida, no está definido en la ley). La agencia ha comenzado a derivar las solicitudes de subvención de investigadores como Fu a un "comité directivo de investigación de embriones humanos" especial.  Dicho comité está formado por funcionarios de la agencia que determinarán si el experimento viola la ley o no.

La directora asociada de política científica de NIH, Carrie Wolinetz, detalla: "No tenemos la política de financiación, pero necesitamos analizar cada subvención que suscita inquietudes. Esto podría plantear un riesgo legal demasiado grande". Condice en que la pregunta debería ser si las entidades similares a embriones como las que Fu está creando "podrían constituir un organismo o no", y añade que "se trata de un campo que está evolucionando muy rápido y que existe voluntad para entenderlo".

Para conseguirlo, los miembros del NIH participarán en un taller a principios del próximo año. Entre sus objetivos está el de tratar de identificar las "diferencias entre los modelos de embriones de mamíferos y los auténticos embriones de mamíferos". Además, la Sociedad Internacional para la Investigación de Células Madre, la organización científica que representa a los biólogos de células madre, afirma que abordará el tema de los modelos de laboratorio igual que revisa sus pautas para los científicos.

La política va más despacio

La confusión sobre la financiación se ha visto agravada por los recientes cambios en la política federal que limitan los fondos para investigaciones que impliquen abortos. En junio, el Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. (HSS, por sus siglas en inglés) afirmó que pondría fin a toda investigación gubernamental que emplee tejido fetal de abortos voluntarios. Aunque aún puede financiar a los científicos académicos, antes deben pasar por una revisión ética.

Como parte de la represión, que se atribuye más a la política antiaborto, el HHS asegura que trabajará para "garantizar" que las alternativas al tejido fetal "sean financiadas y aceleradas", y que priorizará los modelos que imitan a los embriones. Sin embargo, cuando una rama del NIH publicó este año una convocatoria de subvenciones para desarrollar alternativas de tejido fetal, las condiciones excluyeron específicamente los "modelos de embrión humano" hechos de células madre.

Los científicos consideran que tales contradicciones demuestran que los fondos están siendo influenciados por la política. "Es extraño: los organoides cerebrales son aceptables, pero cualquier cosa vagamente relacionada con los embriones no lo es", dijo un investigador, que pidió hablar de manera no oficial porque tenía subvenciones pendientes.

La semana pasada, en un informe independiente, un equipo de la Universidad Rockefeller (EE. UU.) describió que fue capaz de recrear grupos de células con una organización similar a la formación temprana del cerebro, del sistema nervioso y de la piel de un embrión de un mes. En esa etapa, un embrión humano es una estructura diminuta parecida a un camarón con pequeños brotes de extremidades.

Los investigadores de Rockefeller, liderados por Eric Siggia y Ali Brivanlou, llaman a sus estructuras neuroloides. Afirman que debido a la "dificultad" de obtener y estudiar embriones humanos reales en etapa temprana, decidieron que su tecnología era la "única solución práctica". El equipo ha creado una start-up, Rumi Scientific, que planea probar medicamentos para trastornos como la enfermedad de Huntington en sus neuroloides.

Siggia opina que las posiciones cambiantes del Gobierno de EE. UU. son un reflejo de su "confusión actual", ya que trata de descubrir "qué es un embrión y qué no lo es". Pero asegura que su investigación no se ve afectada: "Esto no nos ha obligado a dar marcha atrás. Solo usamos fondos privados".