Los científicos dan el primer paso para dominar un tipo de célula todopoderoso en el comienzo de la vida
La creación de la vida comienza con una célula. Sus células sanguíneas, cerebrales y hepáticas se remontan a este embrión o cigoto de una sola célula.
En la naturaleza, un cigoto se produce cuando el espermatozoide y el óvulo se fusionan. Y el evento inicia un proceso irreversible donde el cigoto se divide, forma nuevas células y las nuevas células continúan dividiéndose y se vuelven cada vez más especializadas.
A medida que se gana especialización, algo se pierde en el camino. Una vez que el embrión de una célula se divide y llega a la etapa de embrión de dos células, las últimas células perderán rápidamente el potencial de diferenciación para dar lugar a todos los tipos de células para generar un organismo completo y sus tejidos de apoyo como el saco vitelino y la placenta, volviéndose menos potentes células madre.
Los científicos llaman a estas células todopoderosas en las etapas embrionarias de una y dos células células madre totipotentes. Y hay células madre pluripotentes y multipotentes más abajo en el continuo. “Normalmente, después de las células totipotentes, ninguna de las otras células madre tiene la posibilidad de convertirse en una vida por sí misma”, dice Ding.
Para estudiar y controlar mejor las células madre totipotentes, Ding y su equipo establecieron un sistema que logra la inducción y el mantenimiento de estas células y confirmaron su identidad con criterios estrictos.
Con 20 años de trabajo y comprensión del destino celular y la regulación de las células madre por compuestos químicos, el equipo seleccionó y analizó miles de combinaciones de moléculas pequeñas. A través de múltiples rondas de análisis, identificaron tres moléculas pequeñas que podrían convertir a las células madre pluripotentes de ratón en células que exhiben características totipotentes. Los investigadores llamaron a las moléculas cóctel TAW. Cada letra de TAW representa una molécula conocida por regular una decisión específica del destino celular. Pero su efecto combinado no se conocía hasta el descubrimiento actual, explica Ding.
Luego, los investigadores examinaron en detalle las células que recibieron el tratamiento de cóctel TAW, tanto su totipotencia como su no pluripotencia. Estas células pasaron estrictos criterios de pruebas moleculares, en todos los niveles de transcriptoma, epigenoma y metaboloma. Por ejemplo, el equipo encontró que cientos de genes críticos estaban activados en las células TAW. Estos genes se encuentran típicamente en células totipotentes y han sido indicados por otros investigadores en el campo como la barra para determinar la totipotencia. Al mismo tiempo, los genes asociados con las células pluripotentes fueron silenciados en las células TAW.
Para demostrar aún más que las células resultantes tienen un verdadero estado totipotente, el equipo probó su potencial de diferenciación. in vitroy también los inyectó en un embrión temprano de ratón para ver el potencial de diferenciación en vivo. Descubrieron que las células no solo se comportaban como verdaderos totipotentes en una placa de Petri, sino que también se diferenciaban en linajes embrionarios y extraembrionarios. en vivo. Esta es una característica típica de las células totipotentes normales, que tienen el potencial de convertirse tanto en el feto como en el saco vitelino y la placenta circundantes, mientras que las células pluripotentes solo pueden convertirse en un feto.
Además, cuando los investigadores utilizaron condiciones de cultivo especiales para las células totipotentes inducidas por el cóctel TAW, las células subsiguientes también mostraron rasgos de totipotencia similares. Esta observación sugiere que la totipotencia de las células inducidas por TAW se puede mantener en un entorno de laboratorio y, por lo tanto, se establece un sistema estable.
Tal sistema es importante, ya que permitirá muchas investigaciones científicas sobre el comienzo de la vida. Por ejemplo, los científicos pueden usar este sistema para manipular las células totipotentes para comprender mejor el proceso altamente orquestado al comienzo de la vida. “Ciertas células tendrán que aparecer en el momento correcto y en el lugar correcto para que ocurra la vida”, dice Ding, y uno no puede estudiar esto sin las herramientas adecuadas.
En este sentido, “este documento es el primer paso y abre enormes oportunidades”, dice.
Además, tener una comprensión más profunda y, por lo tanto, un control sobre las células totipotentes tendrá una amplia gama de implicaciones, como ganar una segunda oportunidad en la creación de vida individual e incluso acelerar la evolución de una especie.
Muchas de las posibilidades generarán controversias, reconoce Ding. Vale la pena señalar que, si bien esas posibilidades se encuentran en un futuro lejano, menciona, es difícil predecir cuáles serán las preocupaciones éticas de la sociedad. Después de todo, la comunidad científica no ha visto restricciones más leves en torno a la investigación con embriones humanos en la última década. Pero el año pasado, la gente comenzó a considerar seriamente extender el tiempo que se puede mantener un embrión humano en una placa de Petri de la regla original de 14 días.
Si bien el equipo es muy consciente de las consideraciones éticas, Ding cree que, como científicos, su trabajo principal es centrarse en hacer descubrimientos en el presente y sentar las bases para las generaciones futuras. Entonces estos últimos tendrán los conocimientos y herramientas para tomar decisiones.
Facultad de Ciencias Farmacéuticas, Universidad de Tsinghua
