Un equipo de investigadores del IBEC ha creado un innovador sistema en el laboratorio que simula las capas externas del útero en 3D. Este avance, que recoge ‘Science Advances’, abre el camino a mejorar las tasas de la reproducción asistida Leer Un equipo de investigadores del IBEC ha creado un innovador sistema en el laboratorio que simula las capas externas del útero en 3D. Este avance, que recoge ‘Science Advances’, abre el camino a mejorar las tasas de la reproducción asistida Leer
Un hito para la ciencia reproductiva. Palabras que resumen cómo un equipo de investigadores españoles ha logrado inmortalizar en tiempo real y en 3D el momento de la implantación de un embrión en la matriz. Un proceso que no todos los culminan con éxito. De hecho, los fallos en este proceso son responsables del 60% de los abortos espontáneos.
Los investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) en colaboración con el Hospital Universitario Dexeus han grabado imágenes inéditas de este momento, «un proceso microscópico del que conocemos muy poquito«, apunta a EL MUNDO Samuel Ojosnegros, investigador principal del grupo de Bioingeniería para la Salud Reproductiva del IBEC y líder del estudio que ha publicado Science Advances.
«No conocemos no lo que sucede durante la implantación. Es una caja negra«, subraya este investigador. Para resolver las incógnitas de este momento clave de la reproducción humana «nosotros hemos desarrollado un sistema que permite [en el laboratorio] ver qué sucede entre las 12 y 24 horas en las que tiene lugar«, explica.
Ojosnegros cuenta que hace 10 años que trabaja en este proyecto. De hecho, apunta que todo empezó en cuando estaba en el Instituto de Tecnología de California, «en Caltech, en el mismo que los protagonistas de Big Bang Theory«, apunta. Junto a él, ha trabajado la embrióloga Anna Seriola con la que empezó a observar cómo actuaban los embriones en la implantación, «con mucha fuerza». Posteriormente, se incorporó al grupo con la biofísica Amélie Godeau, «con la que completamos el trabajo», detalla el investigador del IBEC.
En el campo de la embriología ya fue un avance significativo el proceso de la fecundación in vitro (FIV), posible gracias a los trabajos del laboratorio que logró Robert Edwards, que en 2010 recibió el Premio Nobel. Pero la película de la concepción hasta la detección en el útero se fundía en negro. No había sido posible observar este proceso en tiempo real en humanos y la poca información de la que se disponía provenía de imágenes fijas, tomadas en momentos concretos de esta etapa del desarrollo humano.
La frase «la vida se abre camino y se agarra con fuerza a donde sea» cobra sentido en la descripción de la película que ha grabado el equipo del IBEC. «Hemos observado que los embriones humanos se entierran dentro de la matriz ejerciendo una fuerza considerable durante el proceso«, explica el investigador.
El embrión «se entierra dentro» para lo que requiere mucha energía. «Estas fuerzas son necesarias ya que tienen que ser capaces de invadir el tejido uterino en el que se integran por completo. Es un proceso sorprendentemente invasivo», sostiene el investigador. Atravesar las paredes del tejido fibroso lleno de colágeno es una ardua tarea ya que debe traspasar esta proteína rígida, que forma tendones y cartílagos. «De hecho, aunque se sabe que muchas mujeres sienten dolor abdominal e incluso leves sangrados durante la implantación, nunca se había visto como sucedía el proceso», desgrana.
Una vez dentro, el embrión teje su red de alimentación, la conectividad con el organismo que lo alojará durante la gestación. «Se conecta con los vasos sanguíneos de la madre para poder alimentarse». En realidad, como explica Godeau, a través de una nota, el cigoto ajusta el entorno a sus necesidades. «El embrión tira de la matriz del útero, moviéndola y reorganizándola. También reacciona a señales de fuerza externas. Nuestra hipótesis es que las contracciones que se producen in vivo pueden influir en la implantación final».
Para llevar a cabo esta película en el laboratorio, los investigadores recrearon el ambiente humano a través de una matriz de hidrogel blanda y biocompatible que imita la textura y composición del endometrio; esto es colágeno y diversas proteínas necesarias para el desarrollo de los cigotos. «Hemos empleado embriones humanos procedentes de FIV y donados con findes de investigación», explica Ojosnegros. «La ley lo permite y hemos sido escrupulosos con los protocolos necesarios. Agradezco la generosidad de muchas parejas que han permitido que logremos este avance».
Seriola destaca, a través de un comunicado, que la plataforma desarrollada «ha permitido cuantificar la dinámica de implantación de los embriones y determinar, en tiempo real, la huella mecánica de las fuerzas utilizadas en ese complejo proceso».
El experimento se realizó también con modelos murinos, lo que les ha permitido observar las diferencias entre especies. Cuando el de ratón entra en contacto con el útero, ejerce fuerzas para adherirse a su superficie, y a partir de ahí el útero se adapta plegándose a su alrededor, de manera que el embrión queda envuelto en una cripta uterina. En cambio, el humano emplea energía para adentrarse, de manera que penetra completamente en los tejidos uterinos y una vez ahí empieza a crecer de forma radial, de dentro hacia fuera.
Aquí Marcos Meseguer, director global de embriología de IVI RMA, enumera las posibilidades que «este banco de pruebas» abre en el campo de la fertilidad. «Desde realizar una mejor selección embrionaria con tratamientos personalizados; pasando por pruebas de nuevos fármacos o suplementos; hasta el diagnostico de fallos recurrentes de implantación». Todo un abanico de respuestas encaminadas a «mejorar la tasa de éxito de la reproducción asistida».
Con luz y taquígrafos, el equipo del IBEC ha extendido el tiempo que se puede observar al embrión tras la concepción más allá del quinto día, cuando ha de ser implantado, pero sin superar los 14 días que marca la legislación vigente en materia de investigación por cuestiones éticas. «Solo podíamos estudiar los embriones humanos durante cinco días en cultivo. A partir de entonces, necesitaba implantarse en las paredes del útero materno. Eso quiere decir que solo conocemos lo que le sucede al embrión, principalmente en estos cinco días«, explica Ojosnegros. Aunque matiza que «metodológicamente no es fácil, llegar al día 14 es muy complicado»
La plataforma que han desarrollado en el laboratorio «es un sistema in vitro que permite que el embrión se implante y lo podamos estudiar». Esto ofrecerá respuestas a los fallos que impiden que dos tercios de los embriones salgan adelante, «unos no llegan a implantarse y otros se pierden justo en el proceso. La reproducción humana es bastante ineficiente«, lamenta Godeau.
«A partir de ahora se abren muchísimas posibilidades porque este sistema te permite estudiar la especie humana durante más días», remacha Ojosnegros. Y el director de Embriología del IVI RMA da fe de ello: «Estudiar la implantación es extremadamente difícil porque sucede en el interior del útero, inaccesible a la observación directa; las restricciones éticas impiden experimentos invasivos en pacientes; y hasta hace pocos años, no existía forma de cultivar embriones humanos más allá del día siete en el laboratorio, justo antes de que necesiten un útero para seguir desarrollándose. La consecuencia es que no entendemos del todo por qué algunos embriones implantan y otros no, lo que limita la capacidad de mejorar los tratamientos».
Jacob Hanna, del Instituto de Ciencias Weizmann, en Rehovot (Israel), uno de los expertos mundiales en embriología y cuyos modelos de embriones sintéticos han revolucionado el conocimiento del momento de la concepción, asegura a EL MUNDO, a través de un correo electrónico, que se trata de «un estudio importante e interesante». «La mayoría de los abortos espontáneos se producen en esta fase de implantación y es muy difícil modelarlos y estudiarlos. Se trata de un método muy elaborado que abre nuevas vías de investigación. Creo que este es el comienzo de los hallazgos que se obtendrán utilizando este sistema», resume Hanna.
Por su parte, Meseguer también analiza lo que supondrá para el día a día en el campo de la fertilidad. Se trata de «un banco de pruebas para la implantación que combina realismo biológico con control experimental con implicaciones para la fertilidad y que abre nuevas vías de investigación».
Ojosnegros ya adelanta algunas opciones. «En el desarrollo de nuevas herramientas que mejoren la implantación estamos colaborando con Grifols en la creación de sueros que alimenten al embrión durante el cultivo».
El portavoz del IVI RMA también se aventura a poner sobre la mesa los siguientes pasos en el ámbito de la investigación. «Se podrían incorporar células endometriales vivas al modelo para mayor realismo. Eso, de hecho, ya se hizo hace 20 años, pero no existían técnicas de documentación por imagen tan avanzadas como ahora; integrar IA y análisis genómicos para predecir el éxito de implantación, usar estos modelos para pruebas de fármacos, nuevos métodos anticonceptivos o diagnósticos personalizados y, por supuesto, mantener un diálogo ético y social constante sobre los límites de la investigación».
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