Hemos descubierto un gen maestro que activa el desarrollo humano

Ahora conocemos el gen maestro que controla el desarrollo embrionario en las personas. Llamado NANOG, su función se ha identificado realizando cambios precisos en el ADN de los óvulos fertilizados mediante una técnica llamada edición de bases CRISPR.

El descubrimiento podría conducir a formas de aumentar la tasa de éxito de la FIV, entre otras condiciones. “La otra razón por la que estudiamos estas primeras etapas del desarrollo humano es que tienen una importancia realmente profunda para la biología de las células madre”, dice Kathy Niakan de la Universidad de Cambridge. “Una mejor comprensión ayudará a la investigación con células madre y a la medicina regenerativa, y eso podría tener un impacto transformador que puede afectar todas nuestras vidas”.

Se sabe desde hace mucho tiempo por estudios en animales que NANOG desempeña un papel en el desarrollo embrionario. El gen lleva el nombre del mundo celta de los siempre jóvenes, Tír na nÓg, porque su activación es lo que hace que las células madre sean inmortales. Sin embargo, lo más importante es que el trabajo del equipo muestra que NANOG tiene un papel diferente en las personas que en otros animales, como los ratones.

Cuando un óvulo fertilizado comienza a desarrollarse, las células asumen una de tres funciones diferentes: formar la placenta, el saco vitelino, que también se encuentra en los embriones de mamíferos, o el propio embrión. Cuando el equipo utilizó la edición de bases para desactivar NANOG en óvulos de ratón fertilizados, ninguna de las células resultantes se convirtió en progenitores del saco vitelino. La edición de bases es una forma modificada de CRISPR que cambia una sola letra de ADN a la vez. Por el contrario, la forma original de CRISPR corta las hebras de ADN, lo que produce varios tipos de mutaciones. “La precisión de la técnica reduce la probabilidad de anomalías cromosómicas no deseadas, que pueden ocurrir con la versión original”, dice Niakan.

Pero cuando el equipo desactivó NANOG en óvulos humanos donados por mujeres sometidas a tratamientos de FIV, ninguna de las células se convirtió en las que forman el embrión. En otras palabras, la activación de NANOG es lo que inicia el programa de desarrollo que da como resultado que las células formen un cuerpo humano.

Sin embargo, estos embriones todavía parecían normales bajo el microscopio, y la selección de la FIV para la implantación se basa en gran medida en la forma, dice Niakan. “Una de cada dos veces, aunque por la forma parece que el embrión se está desarrollando bien, no tiene potencial para implantarse”, afirma. “Entonces, tal vez al identificar marcadores o genes clave como NANOG, ese conocimiento podría ayudar a mejorar estas tasas”.

El equipo de Niakan no es el primero en editar embriones humanos. Se realizó por primera vez en 2017, pero utilizando embriones descartados debido a anomalías, por lo que es posible que los resultados no reflejen lo que sucede en embriones sanos. Luego, el mes pasado, Dieter Egli de la Universidad de Columbia en Nueva York publicó una preimpresión que describe la edición básica de embriones de dos células.

“Lo que intentábamos lograr era fundamentalmente diferente. Nuestro estudio trata de comprender genes clave; esta es la primera vez que se utiliza la técnica para estudiar la función genética en embriones humanos”, dice Niakan. “El estudio de Dieter evaluaba el uso de la tecnología en la corrección de mutaciones asociadas a enfermedades”.

Egli dice que el estudio de Niakan muestra que NANOG tiene un papel importante en el desarrollo humano que es diferente al que desempeña en ratones.

Los tres estudios sugieren que la edición de embriones humanos con base CRISPR es mucho más segura que editarlos con la forma original de CRISPR, como se hizo con tres niños. Sin embargo, Mary Herbert de la Universidad de Monash en Melbourne, Australia, que formó parte del equipo de Niakan, subraya que todavía estamos lejos del punto en el que la edición base CRISPR pueda utilizarse para crear niños editados genéticamente, por ejemplo, para prevenir enfermedades hereditarias. “La tecnología no está preparada para eso”, afirma Herbert. “Creo que hay un acuerdo unánime al respecto”.

Un obstáculo importante para esto es que, a menudo, sólo algunas de las células de un embrión se editan genéticamente con éxito, lo que se conoce como mosaicismo. Esto significa que si se utilizara la edición genética para corregir mutaciones que causan enfermedades en un embrión, el niño resultante aún podría desarrollar esa afección.

Por ejemplo, en una edición que el equipo de Egli intentó realizar, el 80 por ciento de los embriones eran mosaicos. El equipo de Niakan realizó la edición en una etapa mucho más temprana, inyectando la maquinaria de edición de genes en los óvulos junto con el esperma utilizado para fertilizarlos. Esto redujo el mosaicismo, pero no mucho: la mitad de los huevos todavía eran mosaicos. “[This] En muchas circunstancias, seguiría siendo una tasa demasiado alta de mosaicismo si los métodos se utilizaran para corregir una variante del ADN que causa un trastorno genético”, afirma Robin Lovell-Badge del Instituto Francis Crick de Londres.

Niakan dice que sería realmente poco ético intentar realizar una edición básica de niños en este momento, pero no lo descarta en el futuro: “También abogaría enormemente por que haya mucha más investigación básica que esté disponible públicamente y se discuta públicamente”.

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