Implantación de embriones humanos revelada en las primeras imágenes en 3D

Las primeras imágenes en 3D de la implantación de embriones humanos revelan nuevos detalles del proceso

Por Humberto Basilio editado por Lauren J. Young

Los investigadores han capturado el Primeras imágenes y videos tridimensionales en tiempo real de un embrión humano implantando en colágeno diseñado para imitar el tejido uterino, una etapa clave en la reproducción. El metraje resultante, que muestra cómo los embriones empujan y tiran para anclarse en el útero con vívido detalle, podría conducir a mejoras para las técnicas de fertilización in vitro (FIV), dicen los científicos.

“Esto nos permitirá desarrollar tratamientos específicamente dirigidos a la implantación, que es el obstáculo más grande en la reproducción humana”, dice Samuel Ojosnegros, un bioingenier del Instituto de Ciencia y Tecnología de Barcelona en España y coautor del nuevo estudio, que se publicó en Avances científicos.

Cinco días después de que un embrión se fertilice artificialmente, los médicos de fertilidad deben implantarlo en el cuerpo para que pueda continuar creciendo. “Lo que sucede entre la transferencia y el primer ultrasonido semanas después es una caja negra”, dice Ojosnegros, quien también es cofundador de los serabióticos de la compañía biotecnológica. La falla de la implantación es una de las principales causas de infertilidad: hasta el 60 por ciento de los abortos involuntarios ocurren durante este proceso.

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El Primera cultura exitosa de embriones humanos más allá de la implantación se demostró en una placa de Petri en un laboratorio en 2016, pero Ojosnegros y su equipo querían ver cómo se vería este proceso en el tejido 3D que era más similar al del útero.

Para hacer esto, el equipo diseñó un sistema ex vivo especial hecho de gel y colágeno, una proteína que se encuentra en el revestimiento uterino, y usó embriones donados por personas que habían completado un proceso de reproducción asistida. El sistema funciona, dice Ojosnegros, porque la red de fibras de colágeno señala al embrión a nivel molecular de que esta es una matriz natural.

Al usar microscopios 3D avanzados, los investigadores registraron la acción con el tiempo. El seguimiento de pequeños movimientos en las fibras del gel les permitió mapear exactamente dónde y cuán fuertemente estaban tirando los embriones. Los investigadores hicieron lo mismo con los embriones de ratón para comparar los patrones de movimiento.

El metraje mostró que los embriones humanos generan una red de pequeñas fuerzas de tracción que se extienden a través del útero. Se excavan en el tejido circundante desde un lado, creando múltiples puntos de tracción pequeños que tiran del revestimiento en todas las direcciones. Los embriones del ratón, por otro lado, se extienden más a través de la superficie y tiran principalmente a lo largo de dos o tres líneas fuertes.

Cuando los investigadores aplicaron una tensión externa a la matriz, tirando de ella con pequeñas pinzas, notaron los embriones reorientados hacia esas áreas. Los científicos sugieren que las micro contracciones podrían guiar al embrión a implantar en la dirección óptima en el útero. “Creemos que estas micro contracciones son lo que el embrión usa para guiarse hacia los vasos sanguíneos y los nutrientes que necesita”, explica Ojosnegros, y agrega que se necesitan más estudios para confirmar esta hipótesis.

Tanto en los experimentos de ratones como humanos, la fuerza y el patrón de estas fuerzas se vincularon con la salud del embrión, lo que significa que los embriones que retiraban menos tenían menos probabilidades de invadir con éxito el tejido. Observar la implantación en tiempo real en un modelo 3D es un “salto cuántico” en comparación con las observaciones bidimensionales que ya existen, dice el bióloga del desarrollo Claudia escupe de la Universidad Libre de Bruselas, que no participó en la investigación. Mantener un embrión vivo en estas condiciones es extremadamente difícil, dice ella. “Lo que ves en un video de 10 segundos son años de configurar estos [conditions] hacia arriba para que el embrión pueda sobrevivir ”, agrega.

“Este estudio prepara el escenario para explorar la dinámica de la implantación en detalles sin precedentes”, dice Magdalena y ZDOT; Ernicka-Goetz, biólogo del desarrollo del Instituto de Tecnología de California, que no participó en la investigación. Los hallazgos se suman al creciente cuerpo de trabajo sobre las observaciones de posimplantación humana publicadas en los últimos nueve años, dice, y “estos estudios son un paso emocionante para comprender una etapa de desarrollo humano que ha sido oculto durante mucho tiempo a la vista”. Las investigaciones futuras, y ZDOT; notas de Ernicka-Goetz, todavía se necesita para comparar cómo se comportan los embriones en diferentes plataformas “similares al útero” para ver si las trayectorias del desarrollo difieren.

La matriz desarrollada por el equipo de Ojosnegros no está destinada a procedimientos de fertilización in vitro, pero podría ser una herramienta valiosa para compañías farmacéuticas y laboratorios que prueban sueros o diferentes tipos de embriones. “Al comenzar a comprender cómo se comporta el embrión”, dice Ojosnegros, “podemos comenzar a pensar en la posibilidad futura de seleccionar embriones saludables o aquellos más capaces de implantarse”. Spits sigue siendo escéptico de esa afirmación porque replicar esta tecnología en otros laboratorios podría ser un gran desafío. Pero ella dice que los resultados son un “gran paso adelante” en tecnología que podría tener aplicaciones futuras una vez que otros laboratorios puedan hacer sus propias implantaciones 3D.