Científicos logran cultivar una columna vertebral humana en el laboratorio

Un equipo de investigadores del Instituto Francis Crick, en Londres, ha dado un paso sin precedentes en la biología del desarrollo humano: han logrado cultivar una notocorda en el laboratorio, un componente esencial en la formación de la columna vertebral. Este avance se encuentra publicado en la revista Nature. 

Un hito en la investigación del desarrollo humano

Por primera vez, científicos han conseguido generar un modelo de células madre humanas que incluye la notocorda, un tejido fundamental durante las etapas iniciales del desarrollo embrionario. La notocorda guía la formación de la columna vertebral y del sistema nervioso, actuando como un andamiaje temporal alrededor del cual el embrión organiza su eje corporal.

Esta investigación marca un antes y un después en nuestra comprensión sobre cómo se forma el cuerpo humano desde sus etapas más tempranas. Hasta ahora, la notocorda había estado ausente en los modelos creados en laboratorio debido a su complejidad estructural y funcional. Su inclusión representa un avance crucial para los científicos que buscan entender cómo ocurren ciertos defectos de nacimiento o alteraciones en el desarrollo del sistema nervioso.

Además de su importancia estructural, la notocorda emite señales bioquímicas que organizan otros tejidos, como los que forman la médula espinal y los huesos. Este hallazgo no solo permite estudiar el desarrollo humano con más precisión, sino también abre nuevas líneas de investigación para tratar afecciones actualmente difíciles de abordar médicamente.

El complejo proceso de recrear la notocorda

La clave del éxito de este experimento estuvo en comprender a fondo cómo se forma la notocorda en la naturaleza. Para ello, los investigadores estudiaron embriones de pollo, comparando los datos con información ya existente sobre embriones de ratón y mono. Esto les permitió establecer una especie de “receta” molecular: una secuencia exacta de señales químicas necesarias para inducir a las células madre humanas a formar la notocorda.

Este proceso no fue sencillo. Según Tiago Rito, autor principal del estudio, uno de los mayores desafíos fue identificar el momento adecuado para aplicar cada señal. Era como seguir una receta de cocina donde no solo los ingredientes importan, sino también el orden y el tiempo de cocción. Con este conocimiento en mano, los científicos lograron replicar con precisión las condiciones necesarias para que las células adoptaran esta función clave.

Lo más sorprendente es que la notocorda cultivada en laboratorio parece comportarse como lo haría en un embrión real. Emite señales que organizan el tejido circundante, guiando el desarrollo de otras células, tal como lo haría en condiciones naturales. Esto no solo valida el modelo, sino que sugiere que podría utilizarse para estudiar de forma precisa etapas clave del desarrollo humano sin necesidad de utilizar embriones.

Un modelo de tronco humano que imita la naturaleza

Tras inducir la formación de la notocorda, los investigadores observaron que las células madre comenzaron a organizarse en una estructura tridimensional parecida a un pequeño tronco humano, que creció hasta alcanzar entre 1 y 2 milímetros de largo. Esta estructura contenía tejido neural y células madre óseas, dispuestas de manera similar a cómo se presentan en un embrión en desarrollo.

Lo más significativo es que este modelo no solo imita la forma del tronco humano, sino también su función. La notocorda dentro de esta estructura actúa como guía, asegurándose de que cada célula se transforme en el tipo adecuado en el momento y lugar correctos. Este tipo de control es crucial en la embriogénesis, y hasta ahora no había sido posible replicarlo de manera efectiva en laboratorio.

Este avance podría revolucionar la forma en que se estudian enfermedades relacionadas con la columna vertebral y la médula espinal. Los defectos congénitos, que hasta hoy se comprendían solo parcialmente, podrían investigarse con mucho mayor detalle. Además, al estudiar el origen de los discos intervertebrales —estructuras derivadas de la notocorda que actúan como amortiguadores entre las vértebras—, los científicos esperan entender mejor por qué degeneran con la edad y cómo prevenir el dolor lumbar crónico.

Una nueva ventana al estudio del desarrollo humano

El impacto de este avance no se limita al laboratorio. James Briscoe, líder del grupo de investigación, lo resume perfectamente:

 “La notocorda actúa como un GPS para el embrión, guiando la formación del eje corporal y del sistema nervioso. Ahora que podemos recrearla, estamos en posición de estudiar condiciones del desarrollo que antes estaban envueltas en misterio.”

El potencial de este modelo va más allá de la investigación académica. Podría utilizarse para probar medicamentos, estudiar mutaciones genéticas o desarrollar nuevas terapias celulares. Lo más interesante es que estas estructuras, aunque no pueden convertirse en un embrión completo ni desarrollarse más allá de unos pocos días, ofrecen una oportunidad única y ética para observar cómo se forma el cuerpo humano.

Este tipo de modelos también podría ayudar a reducir el uso de animales en la investigación biomédica, ya que proporciona una alternativa más precisa y directamente relacionada con la biología humana.

Referencia:

• Timely TGFβ signalling inhibition induces notochord. Link.

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