Los científicos han creado la primera quimera humano-cerdo. Según el portal IFLscience.com, un equipo internacional de investigadores realizó un experimento en el que lograron obtener un embrión que es un híbrido de cerdo y humano.

Se introdujeron células madre humanas en embriones de cerdo en etapa inicial. Como resultado se obtuvieron más de dos mil híbridos, que se introdujeron en el cuerpo de la cerda. 186 embriones se convirtieron en quimeras, organismos formados por células genéticamente diferentes.

Sólo 1 célula entre 10.000 del embrión era humana, pero el hecho de que las células humanas echaran raíces y funcionaran como parte de un solo organismo ya es un gran paso para la ciencia. Hasta ahora, los científicos no habían podido cruzar a un ser humano con otro animal grande. Esto se ve obstaculizado, en particular, por las diferentes tasas de desarrollo de los organismos: por ejemplo, el embarazo en humanos dura 9 meses, en cerdos, en promedio 112 días.

Hay una escasez mundial de órganos para trasplantes. La gente espera durante años un trasplante de órgano; algunos mueren sin esperar a un donante adecuado. A pesar de esto, los experimentos científicos que pueden resolver este problema están provocando una gran protesta pública y debate sobre la ética.

Debido a esto, los Institutos Nacionales de Salud (NIH) de EE. UU., la principal agencia gubernamental responsable de los avances médicos, se negaron a financiar tales experimentos en 2015. En agosto de 2016, los NIH propusieron levantar la moratoria sobre estos estudios, pero esto aún no ha sucedido.

Se dejó que los embriones de cerdo y humanos se desarrollaran durante 28 días (este período corresponde al primer trimestre de gestación en un cerdo). Una vez que demostraron ser viables, fueron retirados del cuerpo de la cerda.

"Esto es tiempo suficiente para comprender cómo se mezclan las células humanas y de cerdo, pero no lo suficiente como para generar un debate ético sobre los animales quiméricos adultos", dijo el autor principal, Juan Carlos Izpisua Belmonte, profesor del Instituto Salk de Estudios Biológicos en California, Estados Unidos.
La idea de crear un híbrido humano-cerdo para proporcionar trasplantes de órganos a quienes los necesitan es realmente sorprendente. El debate sobre la ética de tales experimentos continuará durante mucho tiempo, si acaso alguna vez. Al fin y al cabo, hoy en día conviven de alguna manera en el mismo mundo personas que consumen productos cárnicos todos los días y quienes consideran antinatural criar animales con el único fin de comerlos.

Basado en materiales de: iflscience.com

El mundo se ha acercado a uno de los dilemas éticos en los que no queríamos pensar. Los científicos produjeron los embriones combinando ADN de cerdos y humanos para crear la llamada quimera. Se desarrollaron durante varias semanas antes de ser destruidos. Es seguro asumir que los embriones híbridos pronto se desarrollarán más, pero los problemas técnicos han hecho que su formación sea más difícil de lo que esperaban los científicos.

¿Cómo aparecen las quimeras?

Las quimeras son organismos formados a partir de dos células fertilizadas, o cigotos, extraídas de diferentes especies. Como sugiere el nombre, deberían permanecer en las páginas de los libros de JK Rowling o en la mitología antigua, pero hay buenas razones por las que algunos científicos quieren crearlos. En particular, hay personas que mueren por falta de órganos de donantes, como corazones y riñones. Las quimeras creadas mediante la combinación de células humanas y de cerdo fertilizadas podrían ser una solución a este problema, proporcionando órganos lo suficientemente similares a los nuestros para ser trasplantados de manera efectiva.

Cuestiones éticas

Mucha gente piensa que la idea suena incluso horrible, pero otros argumentan que no es peor que criar animales, a menudo en condiciones horribles, sólo para comérselos. Además, sería difícil explicarle a una persona cuya única esperanza de supervivencia es el hígado de una quimera que esta idea parece demasiado repulsiva para implementarla. Los escritores y filósofos de ciencia ficción han intentado abordar este problema ético durante un tiempo, pero las instituciones políticas y el público en general han tendido a relegarlo a la cesta de cosas complicadas de las que no tenemos que preocuparnos todavía.

Por lo tanto, el anuncio de la creación exitosa de un embrión híbrido sirve como una llamada de atención de que no podemos retrasar más la solución de este problema y debemos abordarlo ahora.

La etapa inicial del trabajo de los científicos.

Los esfuerzos del investigador principal, el profesor Juan Carlos Belmonte del Instituto Salk y su equipo demostraron que existen más que obstáculos éticos en esta cuestión. "El objetivo final es desarrollar tejidos y órganos funcionales y transferibles, pero estamos lejos de lograrlo", dijo Belmonte en un comunicado. "Este es un primer paso importante".

Belmonte comenzó colocando células madre de rata en embriones de ratón. Otros investigadores han hecho esto antes. Luego utilizó herramientas de edición de genes para eliminar genes responsables del desarrollo de órganos específicos en el ratón y los reemplazó con equivalentes de rata. "Las células de rata tienen una copia funcional del gen de ratón faltante, por lo que pueden desplazar a las células de ratón y llenar nichos vacantes para el desarrollo de órganos", dijo el primer autor, el Dr. Jang Wu, también del Instituto Salk.

¿Por qué se utilizan embriones de cerdo?

También se han inyectado previamente células madre humanas en embriones de ratón, pero los resultados han sido insignificantes. Belmonte y Wu fueron más allá e intentaron inyectar células humanas en embriones de vaca y cerdo. Algunos trabajos con embriones de vaca resultaron más difíciles y costosos, por lo que se optó por los cerdos.

Pero incluso después de esto, el trabajo no fue fácil. Desde la concepción hasta el nacimiento de un cerdo transcurren menos de cuatro meses, por lo que su desarrollo es mucho más rápido que el de los humanos.

Aunque el equipo pudo obtener células madre pluripotentes humanas intermedias para formar una quimera dentro de un embrión de cerdo, el híbrido parecía más un animal que un humano. Los autores consideran que este es un buen resultado, ya que muchos de los mayores problemas éticos surgen al crear una criatura con cerebro humano.

Los embriones fueron destruidos después de 3 a 4 semanas y demostraron viabilidad en esta etapa. Los autores están trabajando para instalar genes humanos específicos en quimeras posteriores (como se hizo con ratas y ratones) para crear más órganos humanos.

El embrión es un híbrido de humano y cerdo. Biólogos de Estados Unidos, Japón y España introdujeron células madre humanas en un óvulo de cerdo. Los científicos llamaron quimera al embrión que creció en el útero de un animal, en honor a una criatura de la mitología antigua. En el futuro, estos estudios permitirán a los científicos cultivar órganos para trasplantes y estudiar la naturaleza de las enfermedades genéticas. Para que la investigación avance, los científicos no sólo deben demostrar la eficacia de los experimentos, sino también su ética.

¿Cuál es la esencia del experimento?

Un grupo de científicos estadounidenses del Instituto Salk de Investigaciones Biológicas de California inyectaron células madre humanas en un embrión de cerdo en una etapa temprana de desarrollo y lo colocaron en el útero del animal. Un mes después, las células madre se convirtieron en embriones con los rudimentos del tejido humano: corazón, hígado y neuronas.

De los 2.075 embriones transferidos, 186 se desarrollaron hasta la etapa de 28 días. Los embriones resultantes eran "extremadamente inestables", admiten los científicos, pero hasta ahora son el híbrido humano de mayor éxito. Los científicos escriben que la quimera resultante es un paso fundamental hacia la creación de embriones animales con órganos humanos funcionales.

Fuente: Prensa celular

El objetivo final es desarrollar órganos que sean funcionales y estén listos para el trasplante; los experimentos realizados son el primer paso hacia ello, escribe WP citando a científicos de California.

Los resultados de un estudio similar se publican en el primer número de la revista Nature de 2017. Como se desprende de la publicación, un grupo de científicos de Japón y Estados Unidos logró hacer crecer un páncreas de ratón dentro de una rata y luego trasplantar el órgano productor de insulina a ratones diabéticos, lo que no provocó rechazo inmunológico. Esta fue la primera confirmación de que el trasplante de órganos entre especies es posible, escribe Nature.

¿Por qué es esto necesario?

El objetivo principal de los científicos es hacer crecer órganos humanos utilizando embriones de animales grandes. Según el Departamento de Salud de Estados Unidos, cada día mueren 22 personas esperando órganos para trasplante. Los científicos llevan mucho tiempo intentando cultivar tejidos artificiales fuera del cuerpo humano, pero los órganos que se desarrollan en una placa de Petri (el llamado recipiente para el cultivo de microorganismos) son muy diferentes de los que se desarrollan dentro de un organismo vivo.

La tecnología para el cultivo de órganos artificiales probablemente será similar a la del experimento con ratones y ratas, escribe The Washington Post. Las ratas que recibieron nuevas células como parte de los estudios descritos en Nature fueron modificadas genéticamente. No podían hacer crecer su propio páncreas, por lo que las células madre "llenaron el espacio vacío". Algunas de las glándulas que aparecían en ratas fueron trasplantadas a ratones enfermos. Después de la cirugía, los ratones vivieron con niveles saludables de glucosa durante un año, la mitad de su vida en términos humanos, escribe WP.

El estudio demostró que el trasplante entre especies no sólo es posible, sino también eficaz, comentó sobre los resultados el autor principal del estudio, Hiromitsu Nakauchi, de la Universidad de Stanford. Los científicos lograron "hacer crecer" el corazón y los ojos de la misma manera.

¿Cuáles son las dificultades?

Los científicos de California lograron los primeros resultados cuatro años después del inicio de la investigación. Según ellos, los cerdos son animales ideales para el experimento. Sus órganos son aproximadamente del mismo tamaño, pero crecen mucho más rápido que los humanos. En futuras investigaciones, el factor tiempo debería convertirse en el factor principal, admiten los investigadores.

"Hasta ahora, el número de células humanas en el embrión resultante es muy pequeño y todo el proceso tiene lugar en la etapa embrionaria temprana, por lo que es demasiado pronto para hablar de crear una quimera en toda regla", comentaron los colegas de Nakauchi sobre el resultado. En los embriones resultantes sólo había una célula humana por cada 100.000 células de cerdo (eficiencia 0,00001%). "Es suficiente alcanzar una eficiencia del 0,1% al 1% de las células", explicó a la BBC uno de los autores del estudio californiano.

Tras cuatro semanas de desarrollo, los científicos del Instituto Salk, por razones éticas, destruyeron los embriones resultantes para evitar que la quimera se desarrollara por completo. "Sólo queríamos responder a la pregunta de si las células humanas pueden adaptarse", explicó uno de los autores.

Cuestiones éticas

En 2015, los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. impusieron una moratoria a la financiación de investigaciones que implican el cruce de células humanas y animales. Dado que las células madre pueden desarrollarse en cualquier tejido humano, eventualmente podría crearse un animal con cerebro humano, creen algunos bioéticos. Otros señalan la violación de la “frontera simbólica” entre humanos y animales, escribe WP.

Los científicos californianos dicen que los temores que rodean a las "quimeras" se parecen más a mitos que a experimentos controlados, pero admiten que la posibilidad de que un animal nazca con células humanas es preocupante.

En agosto, los Institutos Nacionales de Salud de EE. UU. permitieron que regresara la financiación para la investigación de quimeras. La organización propone permitir la introducción de células madre humanas en embriones en una fase temprana de desarrollo de animales grandes, a excepción de otros primates.

“Finalmente hemos podido demostrar que este método para crear órganos es posible y seguro. Espero que la gente entienda esto. Mucha gente cree que esto es ciencia ficción, pero ahora se está convirtiendo en una realidad”, comentó Nakauchi sobre el posible levantamiento de la prohibición.

Daniil Sotnikov

Foto de vista previa: fotograma de la película “Quimera”

Foto de encabezado: WikiCommons

Los genetistas han cultivado un embrión de cerdo de 4 semanas con rudimentos de órganos humanos

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La quimera rata-ratón muestra el desarrollo normal del embrión (B) y de los órganos internos: riñones, corazón, hígado, pulmones, páncreas y cerebro dentro del organismo huésped (C)

La pluripotencia es una propiedad única de las células madre embrionarias que pueden convertirse en cualquiera de los 200 tipos conocidos de células somáticas, de acuerdo con un programa de desarrollo embrionario determinado y otras condiciones. Los científicos han aprendido a extraer estas células de embriones humanos y cultivarlas en el laboratorio. Numerosos experimentos han demostrado que las células pluripotentes conservan la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo de célula, incluidos los espermatozoides y los óvulos.

Pero en condiciones de laboratorio es muy difícil hacer crecer un órgano completo a partir de células madre, ya que es casi imposible recrear la fisiología humana desde cero. Los científicos aún no saben cómo programar células con tanta precisión. Necesitamos un entorno natural donde el programa para el desarrollo de las células en el órgano deseado se active por sí solo. El entorno ideal sería un embrión humano o de primate, pero tales pruebas están prohibidas por ley. Por lo tanto, los científicos han encontrado una salida utilizando embriones de animales fisiológicamente cercanos a los humanos: cerdos y ganado vacuno. En los países desarrollados todavía se permiten experimentos con estos embriones.

Las quimeras, organismos formados por células genéticamente heterogéneas, son excelentes para resolver este problema. Las quimeras pueden desarrollar órganos de otro organismo. Varios experimentos de este tipo fueron realizados por un grupo de científicos del Instituto Salk de Investigaciones Biológicas (California). En particular, lograron por primera vez crear una quimera de un embrión de cerdo con rudimentos de órganos humanos.

Las quimeras son organismos muy interesantes desde el punto de vista científico. Podrían convertirse en una herramienta valiosa para la investigación científica, con potencial para su uso en ensayos clínicos y trasplantes de órganos.

Ahora la situación con los órganos de los donantes es muy tensa. Por ejemplo, el tiempo medio de espera para un riñón es de unos 10 años. La esperanza de vida media en diálisis es de 5 años. Si se perfecciona la técnica para cultivar quimeras, entonces se podrá cultivar un riñón adecuado mucho más rápido, mientras la persona aún esté viva.

Utilizando la técnica de edición de genes CRISPR-Cas9 y las últimas tecnologías de procesamiento de células madre, los científicos implantaron con éxito células madre en embriones y cultivaron varios órganos de rata (páncreas, corazón y ojos) en el ratón. Este experimento confirmó la viabilidad conceptual de este método de obtención de órganos de donantes.

Luego, los investigadores implantaron células humanas pluripotentes en embriones de cerdo, estudiando el desarrollo de tejidos y órganos humanos. Este es el primer paso hacia una investigación más detallada sobre el crecimiento de órganos humanos en otros organismos que sean adecuados en tamaño, fisiología y anatomía.

En 2015, un equipo de científicos liderado por Izpisua Belmonte creó la primera quimera siguiendo el desarrollo de células humanas en un embrión de ratón no viable. Ahora han ido más allá, utilizando la técnica de edición de genes CRISPR-Cas9 para dirigir el desarrollo de células pluripotentes en órganos específicos.

Utilizando la edición genética CRISPR-Cas9, los científicos cambiaron el embrión huésped desactivando genes responsables del desarrollo de un órgano específico, por ejemplo, el páncreas. Luego se colocan en el embrión células madre de otro animal (rata) con un gen pancreático activo. El embrión se desarrolla con total normalidad en el cuerpo de la madre sustituta, excepto que tiene un páncreas extraño.

Se llevaron a cabo exactamente los mismos experimentos con otros órganos de la quimera de la rata y el ratón: los ojos y el corazón. Los científicos también descubrieron que las células pluripotentes de la rata formaron inesperadamente una vesícula biliar en el embrión del ratón, un órgano que está ausente en las ratas. Esto indica que las células pluripotentes del donante están fuertemente influenciadas por el organismo huésped y adoptan sus programas de desarrollo.

Sin embargo, cultivar órganos humanos a partir de cerdos no será fácil. Los científicos destacan una serie de dificultades que surgen al cruzar organismos vivos muy diferentes, como los humanos y los cerdos. Tales dificultades no existen cuando se cultivan órganos en organismos genéticamente similares. Por ejemplo, el período de gestación para humanos y cerdos varía mucho (para los cerdos es de 112 días).

Sin embargo, se llevó a cabo un experimento con órganos humanos en embriones de cerdo. Los precursores de tejido humano comenzaron a crearse y desarrollarse hasta que el embrión cumplió las cuatro semanas, aunque no con las mismas tasas de éxito que la quimera rata-ratón. Sólo una pequeña cantidad de células sobrevivió y claramente no se convirtieron en nada viable. El experimento se detuvo para evaluar la seguridad y eficacia de la tecnología.

Los científicos admiten que el objetivo final de la investigación con quimeras puede ser el cultivo de órganos y tejidos humanos a escala industrial, pero esto es una perspectiva muy lejana. En los próximos años, la investigación en este ámbito tendrá más importancia teórica que práctica. Proporcionarán una mejor comprensión del desarrollo embrionario humano y ayudarán a estudiar algunas enfermedades que no pueden estudiarse de otra manera.