Logran mapear el desarrollo de embriones de mamífero, con gran detalle y célula a célula

Redacción Ciencia, 8 oct (EFE).- ¿Cómo es posible que un único óvulo fecundado genere todas las células del cuerpo de un animal? Dos equipos científicos, por separado, han logrado reconstruir, gracias a herramientas de vanguardia, un 'árbol genealógico' que acerca la respuesta y que ayudaría a entender mejor enfermedades como el cáncer.

Los detalles se publican en las revistas Cell y Science, en sendos artículos liderados por investigadores del Instituto Médico Howard Hughes y del Seattle Hub for Synthetic Biology -formado por el Instituto Allen, la facultad de Medicina de la Universidad de Washington y Biohub-.

La comunidad científica ya había diseñado estos 'árboles genealógicos' para animales sencillos y transparentes, como los gusanos nematodos, pero un mapa exhaustivo del destino celular de un mamífero -que se desarrolla en el útero a partir de un único óvulo fecundado hasta alcanzar cientos de millones de células- es más difícil.

Ahora, equipos liderados por Jonathan Weissman y Jay Shendure descubrieron por separado cómo hacerlo.

Utilizando nuevas herramientas que ellos mismos inventaron, los investigadores reconstruyeron árboles genealógicos celulares que abarcan millones de células en ratones en desarrollo -los mapas de linaje más completos elaborados hasta la fecha para un mamífero- y rastrearon cómo esas células se comprometen con su destino a medida que el animal se desarrolla.

"Es realmente una prueba de concepto de que podemos hacer lo que se hizo con el gusano nematodo en 1983, pero con mamíferos como tú y como yo", resume Weissman en un comunicado del Hughes.

El embrión de ratón se desarrolla en el interior de la madre, oculto a la vista, por lo que no se puede escudriñar su desarrollo en tiempo real durante largos períodos. Para solventar este problema, en lugar de contemplarlo, los investigadores han aprendido a crear células capaces de registrarlo.

La idea consiste en modificar genéticamente las células para que escriban su propia historia en su ADN: cada vez que una célula se divide, añade una pequeña marca permanente a su genoma.

Esas marcas se heredan, por lo que cada célula lleva consigo un registro de su ascendencia que puede leerse mucho tiempo después de las divisiones.

En 2025, Weissman y su equipo presentaron la técnica PEtracer, que utiliza edición genética para introducir estas marcas en más de un centenar de sitios del genoma.

Dado que las marcas se leen mediante la secuenciación de células individuales, el mismo experimento revela tanto en qué se ha convertido una célula -su tipo y los genes que expresa- como de dónde procede.

En la investigación publicada hoy, el equipo de Weissman -también del Instituto Whitehead- describe cómo aplicaron PEtracer para estudiar el desarrollo de ratones. Modificaron genéticamente células madre con estas marcas genéticas hereditarias y las inyectaron en un embrión.

A medida que este se desarrollaba en el útero, estas marcas se incorporaron a casi todas las células que produjo. Al analizar cada célula, los investigadores pudieron crear enormes árboles genealógicos celulares que mostraban los diferentes tipos de células y sus relaciones entre sí.

El equipo de Shendure, de la Universidad de Washington, hizo algo parecido, con una tecnología llamada "DNA Typewriter" y desarrollada en 2022.

En el artículo de este jueves detalla cómo construyeron un árbol genealógico calibrado en el tiempo que muestra cómo una sola célula se convirtió en 1,28 millones, lo que supone aproximadamente el 10 % de las células de un embrión de ratón de dos semanas, señala una nota del Instituto Allen.

"DNA Typewriter" funciona también insertando marcas genéticas secuenciales en el ADN de una célula a medida que esta se divide. Los investigadores inyectaron el sistema en un óvulo fecundado de ratón y dejaron que el embrión se desarrollara durante 13,5 días, aproximadamente dos tercios del período de gestación del roedor.

Los nuevos mapas y herramientas permitirán comprender mejor lo que ocurre durante el desarrollo en mamíferos, estudiar enfermedades y dónde y cuándo un embrión es más vulnerable a factores de estrés ambientales o genéticos.

Más allá de los conocimientos biológicos, los datos se usarán para entrenar modelos de inteligencia artificial sobre la embriogénesis, con el objetivo final de crear un "embrión virtual" capaz de predecir los resultados del desarrollo. EFE