31.05.2022 - 05:15
La idea de muntar un cos humà adult a partir de components, present en novel·les com Frankenstein (1818) de Mary Shelley o l’obra teatral R. U. R. (1921) de Karel Čapek (que va introduir el terme robot), continua emmarcada en l’antiga visió cartesiana del cos com a mecanisme. Però si ha d’existir un futur per a éssers «artificials» fets de carn i os, aquests seran cultivats en lloc de construïts i emularan almenys part del procés pel qual un grup de cèl·lules mare es converteix en un fetus en l’úter. A mesura que millora la nostra comprensió de les tècniques de manipulació de cèl·lules vives, podem imaginar la creació d’éssers humans a partir d’agregats artificials de cèl·lules i teixits.
No obstant això, en quin punt podem considerar artificial una intervenció sobre el procés de desenvolupament humà? Fins i tot abans de la fecundació in vitro (FIV) ja es parlava d’inseminació artificial, mentre que el mateix procés de FIV es va emmarcar insistentment com un procés tecnològic a través de la idea de bebès proveta (encara que les provetes, símbol de la síntesi química, no tenien res a veure amb el procés). Algunes intervencions «artificials» actuals que han despertat polèmica són la detecció i selecció d’embrions, l’edició genètica i els suposats bebès amb «tres pares» resultants de la transferència mitocondrial. En certa manera, les tecnologies reproductives potencials descrites en aquest article només són el següent pas; bé podria ser que les persones que comencen el seu desenvolupament amb una d’aquestes tècniques siguen en el futur considerades tan «normals» com ho són avui dia les persones concebudes per FIV. I potser tot això és positiu, però això no resta urgència als debats ètics i socials relacionats amb aquestes tecnologies.
Reprogramació cel·lular
En 2006, el biòleg japonès Shinya Yamanaka i el seu equip de la Universitat de Kyoto van descobrir que es poden revertir cèl·lules madures i diferenciades (com una cèl·lula de la pell adulta) a un estat similar al de les cèl·lules mare afegint només quatre gens molt expressats en les cèl·lules mare embrionàries, per exemple, utilitzant un virus com a vector portador de gens. Aquests experiments es van realitzar primer amb cèl·lules de ratolins (Takahashi i Yamanaka, 2006) i després amb cèl·lules humanes (Takahashi et al., 2007). Aquestes cèl·lules reprogramades es coneixen com a cèl·lules mare pluripotents induïdes (iPSC, per les seues sigles en anglès); en principi, poden ser cultivades en qualsevol mena de teixit guiant el seu desenvolupament posterior. El descobriment no sols tenia potencial com a eina per a l’enginyeria de teixits, sinó que també va corregir el que pensàvem fins llavors perquè mostra que el «destí» de les cèl·lules no està fixat, i que el procés de diferenciació no és una via de sentit únic. Les cèl·lules són molt més plàstiques i versàtils, més que no es pensava. Ara sabem que una cèl·lula madura també es pot transformar directament en una altra mena de cèl·lula per mitjans similars, sense necessitat de revertir-la a l’estat de cèl·lula mare.
Quan es cultiven in vitro, aquestes cèl·lules reprogramades poden organitzar-se en versions aproximades de les respectives estructures i teixits que formarien en un embrió. Les cèl·lules renals poden formar petites estructures similars a un ronyó; les cèl·lules intestinals formen teixits ciliats en forma de tub digestiu; i les neurones adopten algunes de les formes del cervell, com les capes d’una pseudoescorça o les gemmes del tub neural (Kim et al., 2020). Aquestes estructures poden servir com a sistemes model per a la investigació del desenvolupament i com a substrat per a provar medicaments. S’espera que també funcionen com a peces de recanvi que es puguen utilitzar com a empelts. Si aquests empelts es cultiven a partir d’iPSC del receptor, s’evitarien els problemes de rebuig immunològic que afecten els trasplantaments d’òrgans actuals.
També és possible cultivar aquestes estructures «organoides» a partir de cèl·lules mare embrionàries normals (ESC, per les sigles en anglès) preses d’embrions FIV descartats. Tant les iPSC com les ESC són tècniques modernes essencials per al cultiu i la transformació cel·lular. Ja han demostrat ser prometedores per a, per exemple, reparar una medul·la danyada (Nagoshi et al., 2019), revertir la deterioració de la visió (Li et al., 2017) i l’audició (Tang et al., 2020) i restaurar les neurones cerebrals perdudes per culpa de malalties degeneratives (Payne et al., 2015).
Però les possibilitats van molt més enllà de la medicina regenerativa. Aquests mètodes poden proporcionar noves possibilitats per al desenvolupament d’éssers humans. En 2009, Kristin Baldwin i el seu equip del Centre d’Investigació Scripps a Califòrnia van aconseguir crear ratolins adults a partir de cèl·lules de la pell (fibroblastos) d’altres ratolins (Boland et al., 2009). Van reprogramar les cèl·lules utilitzant els factors de Yamanaka i van injectar aquestes iPSC en un embrió blastocist de ratolí (un estat primerenc de l’embrió en què comença a aparèixer-ne l’estructura), que prèviament havien manipulat per evitar que les seues cèl·lules es continuaren desenvolupant. Per tant, cada fetus de ratolí desenvolupat a partir d’aquest blastocist es derivava únicament de les iPSC. Cadascun dels fetus va créixer fins convertir-se en cria i va nàixer per cesària; al voltant de la meitat van sobreviure i van continuar creixent fins a l’edat adulta sense cap anormalitat aparent. En altres paraules, almenys algunes iPSC tenen la capacitat de convertir-se en organismes completament nous. No hi ha raons òbvies per les quals aquest enfocament no funcione en cèl·lules humanes, encara que en aquest moment un experiment així –amb riscos desconeguts per a la salut– seria extremadament poc ètic i, en alguns països, il·legal.
Els embrions construïts artificialment (Simunovic i Brivanlou, 2017) solen crear-se a partir d’ESC, en lloc d’iPSC. Encara que les ESC extretes de la massa cel·lular interna del blastocist poden, en principi, convertir-se en qualsevol mena de teixit en el cos, no poden desenvolupar-se com a embrió complet per si mateixes, perquè han perdut la capacitat per a desenvolupar la placenta i el sac vitelí; això és el que distingeix la seua «pluripotència» de la «totipotència» de les cèl·lules embrionàries preblastocist.
No obstant això, se sap des de fa més d’una dècada que les ESC no poden, per si soles, convertir-se en una agrupació embrionària. En un medi de cultiu, es diferenciaran petits grups per a formar l’estructura de tres capes que precedeix la gastrulació: l’ectoderma (que forma la pell), el mesoderma (sang, cor, ronyons, múscul i altres teixits) i l’endoderma (aparell digestiu intern). No obstant això, el procés sol acabar ací, amb aquests «cossos embrioides» que són només boles de cèl·lules amb capes concèntriques. En un embrió humà de desenvolupament normal, aquesta triple capa de tipus de cèl·lula comença a plegar-se i pren la forma de la gàstrula: la primera aparició d’un vertader pla corporal. Però perquè això succeïsca, és necessari implantar l’embrió en la paret de l’úter, un procés que es pot imitar toscament utilitzant un biopolímer (col·lagen, per exemple) com a substitut de l’úter. Es podria arribar més lluny en el procés de desenvolupament afegint-hi els altres teixits que necessiten els embrions. La recepta més simple implica només dos tipus de cèl·lula: ESC pluripotents i les cèl·lules que donen lloc a la placenta, conegudes com trofoblast. Aquestes últimes cèl·lules envien senyals a les ESC en l’úter i les indueixen a prendre la forma d’un embrió gastrulat.
En 2017, Magdalena Zernicka-Goetz i els seus companys de la Universitat de Cambridge van utilitzar aquesta recepta per a crear una forma més avançada d’embrioide de ratolí (Harrison et al., 2017). A aquesta mescla de dos components encara li falta un altre tipus de cèl·lula extraembrionària present en un embrió normal, les cèl·lules endodèrmiques primitives. Aquestes cèl·lules formen el sac vitelí de l’embrió en l’úter i aporten les molècules senyalitzadores necessàries per a desencadenar la formació del sistema nerviós central. En aquest experiment, el gel utilitzat com a medi de cultiu podia actuar com un substitut aproximat de l’endoderma primitiu: un substrat que mantindria en el seu lloc l’embrioide mentre els trofoblastos fan la seua feina. Aquesta estructura composta va desenvolupar la forma buida d’un embrió de ratolí gastrulat, en la qual el buit del centre imita la cavitat amniòtica que es forma en un embrió normal. En aquest punt, l’embrioide ja era un «gastruloide».
Molts dels processos bàsics en l’embriogènesi primerenca dels ratolins són iguals que en els humans, però el desenvolupament es fa molt diferent en l’etapa de gastrulació: la gàstrula d’un ratolí no s’assembla molt a la d’un humà. No obstant això, no és tan evident que hi haja obstacles fonamentals per a crear embrioides humans d’almenys aquest nivell de complexitat. Els trofoblastos humans –l’ingredient essencial per a aconseguir un senyal com el de la placenta– es poden crear ara a partir de les cèl·lules mare (Kojima et al., 2017). És més, s’han desenvolupat trofoblasts humans com organoides que imiten la placenta, fet que acosta la possibilitat d’un teixit in vitro que nodrisca els embrioides en substitució de l’entorn matern. El biòleg de cèl·lules mare Martin Pera, del Laboratori Jackson a Maine (EUA), diu que «no hi ha raó per a pensar que hi haja cap barrera infranquejable per a la creació de cultius cel·lulars in vitro que s’assemblen a l’embrió humà després de la implantació» (Pera, 2017, p. 138).
Philip Ball és escriptor i comunicador científic
