Marta Shahbazi (León, 1985) estudia en la Universidad de Cambridge cómo las células madre embrionarias se especializan para formar los distintos tipos celulares y tejidos, lo que también tiene su aplicación en los organoides. En 2016 lograron cultivar embriones humanos más allá de la implantación y hasta el día 13. En 2020 comenzará su propio grupo de investigación en embriogénesis y regeneración.
El pasado junio la revista Science publicó una revisión especial sobre los organoides en la que participaba tu grupo de investigación. ¿Qué se sabe hasta ahora sobre su uso en el desarrollo embrionario?
El campo de los organoides se ha desarrollado enormemente en los últimos años. Recientemente los investigadores se han dado cuenta de que no solo podemos reproducir la estructura de un órgano en el laboratorio usando células madre adultas para formar organoides, sino que también podemos reproducir la organización de un embrión utilizando células madre embrionarias. El resultado final sería un embrioide.
Parece algo realmente complejo…
No, el concepto básico es muy simple. Sabemos que las células madre embrionarias tienen la capacidad de formar todos los tipos de células presentes en el organismo adulto pero se desconocía si era posible encontrar las condiciones adecuadas para que consigan hacerlo de manera organizada en una placa de cultivo.
¿Y ahora sí lo sabemos?
Sí, y es posible. Las células madre embrionarias, tanto de ratón como de humano, se han utilizado para formar estructuras en el laboratorio que se organizan y desarrollan como embriones tempranos. El desarrollo de los embrioides de ratón está más avanzado que el de los humanos, y ya se ha conseguido combinar células madre embrionarias con células madre extraembrionarias –es decir, las que forman la placenta– para formar dichos embrioides con todos los tejidos de embrionestempranos verdaderos.
¿Es optimista sobre su potencial utilización en este ámbito?
Esta nueva tecnología ayudará en el futuro a analizar los mecanismos básicos del desarrollo de los embriones sin necesidad de utilizarlos. Esto es particularmente importante para el estudio del desarrollo humano, ya que los embriones sobrantes de la fecundación in vitro son un material muy escaso. La otra ventaja de este sistema es que es más simple que un embrión verdadero, con lo cual se puede examinar la influencia de variables específicas en el desarrollo.
Imagino que conseguir embriones para la investigación es complejo…
Todos los embriones humanos que hemos utilizado en nuestra investigación son sobrantes de la fecundación in vitro, es decir, los padres decidieron donar los embriones a la investigación en vez de dejarlos perecer. La donación fue específica a nuestro proyecto, y todo el trabajo se hizo bajo la regulación de la autoridad competente en Inglaterra, la Autoridad de Fertilización Humana y Embriología (HFEA por sus siglas en inglés).
Marta Shahbazi en su laboratorio. / Foto cedida por la investigadora
En 2016 publicaste un estudio mostrando cómo habíais logrado mantener con vida por primera vez embriones humanos in vitro durante trece días. ¿Cómo se puede aplicar este hallazgo en el campo de la fecundación?
Los sistemas de cultivos tradicionales nos permitían cultivar los embriones humanos hasta el día 7, cuando es necesario implantarlos en el útero materno. Nosotros decidimos desarrollar un método para cultivarlos durante una semana más, ya que este tiempo es crucial: aproximadamente el 30 % de los embriones no consiguen seguir adelante y desconocemos el porqué.
Sorprendentemente, comprobamos que los embriones seguían desarrollándose hasta el día 13, sin necesidad de útero materno. Ahora nos gustaría utilizar este sistema para analizar por qué tantos embriones no consiguen seguir adelante, y predecir cuáles tienen más potencial de desarrollarse de manera correcta.
¿Qué se ha avanzado desde entonces?
En la actualidad estamos utilizando este nuevo sistema para estudiar embriones humanos que tienen anomalías concretas. Por ejemplo, embriones con un número incorrecto de cromosomas. Sabemos que una de las grandes limitaciones para la reproducción humana es la alta tasa de problemas cromosómicos, sin embargo desconocemos las consecuencias concretas de anomalías específicas.
¿Y vais a trabajar en averiguarlo?
Nuestro objetivo actual es comprender cómo alteraciones concretas en el número de cromosomas del embrión afectan su desarrollo. En febrero de 2020 empezaré mi propio grupo de investigación en el Laboratorio de Biología Molecular de Cambridge, y continuaré estudiando los mecanismos necesarios para el correcto desarrollo del embrión.
¿Es cierto que los embriones, aunque no estén implantados en el útero, son autónomos?
Los embriones muestran un cierto grado de independencia. Lo que comprobamos es que estructuras concretas como la cavidad amniótica –que protege al embrión de daños mecánicos o de la respuesta inmunitaria de la madre– o los tejidos característicos de la placenta y el saco vitelino se pueden formar sin necesidad de que el embrión esté implantado. Nuestros descubrimientos, junto con el desarrollo de los embrioides, nos demuestran que los embriones y las células madre embrionarias tienen una capacidad increíble para formar estructuras de manera correcta y autónoma. Solo tenemos que encontrar las condiciones adecuadas para que lo consigan.
¿Qué logros consideras que alcanzaréis en el futuro?
En el futuro esperamos poder utilizar estos nuevos modelos de embrioides y sistemas de cultivo para entender cómo el embrión humano transforma radicalmente su forma en el momento de la implantación, y qué mecanismos no funcionan cuando los embriones no lo consiguen. Descubrir los mecanismos básicos del desarrollo es el primer paso de cara a desarrollar en el futuro técnicas para mejor la eficacia de la reproducción asistida.
En el futuro, la administración de fármacos terapéuticos exactamente en el lugar del cuerpo donde se necesitan podría ser tarea de robots en miniatura. Un nuevo estudio ha probado estas esferas microscópicas en ratones con tumores de vejiga, y lograron resultados prometedores.
Un estudio coliderado por el Instituto de Neurociencias de Alicante ha descubierto los genes que controlan la migración celular de la que depende el desarrollo de la estructura facial. El trabajo abre vías a una mayor comprensión de las causas genéticas tras ciertas enfermedades congénitas.
