Las células reprogramadas químicamente se desarrollan y forman modelos organizados de embriones
Un equipo de la Universidad de Tsinghua dirigido por el investigador de células madre Ding Sheng ha desarrollado modelos de embriones de ratón a partir de células madre inducidas químicamente. Estas produjeron células sanguíneas, vasos sanguíneos en desarrollo, linajes celulares reproductivos tempranos y tejido cardíaco capaz de contraerse rítmicamente. La investigación, publicada en Nature el 14 de octubre de 2026, sigue el desarrollo desde etapas anteriores a la implantación hasta el comienzo de la formación de órganos, completamente fuera del útero.
Contenido
- Las células reprogramadas químicamente se desarrollan y forman modelos organizados de embriones
- Qué cambia con la reprogramación química
- Cómo los modelos pasan de un grupo de células a los primeros órganos
- La base fue una mezcla de tres sustancias químicas
- Tres publicaciones trazan los avances del campo
- Un enfoque distinto llegó a una etapa de desarrollo similar
- Por qué los tejidos de apoyo son importantes para investigar el embarazo
- Las células reproductivas y los vasos sanguíneos apuntan a otros usos
- El principal desafío sigue siendo el desarrollo posterior
- Puntos clave
Los modelos se asemejaban mucho a embriones naturales de ratón en el día 8,5 del desarrollo embrionario, conocido como E8.5. Según el estudio de Nature, titulado Modelado de la embriogénesis del ratón a partir de células madre totipotentes inducidas químicamente, tras un cultivo prolongado sus tejidos cardíacos funcionales llegaron a ser muy comparables a los de embriones naturales en E10.5.
Ding, decano fundador de la Escuela de Ciencias Farmacéuticas de Tsinghua, y sus colegas partieron de un único tipo de célula inducida, en lugar de espermatozoides y óvulos. En condiciones de cultivo adecuadas, estas células se organizaron en estructuras que contenían tanto tejidos del cuerpo en desarrollo como tejidos de apoyo que normalmente se forman fuera de este.
El principal logro es la continuidad: la misma población celular inicial generó etapas sucesivas del desarrollo temprano, en vez de producir fragmentos aislados de tejido. No se ha producido un ratón completo. El trabajo establece un sistema experimental para investigar cómo se desarrolla la primera etapa y en qué puntos puede fallar.
Qué cambia con la reprogramación química
Las células iniciales se denominan células madre totipotentes inducidas químicamente, o ciTotiSC. La totipotencia describe la capacidad de generar tanto los tipos de células del cuerpo como los tejidos de apoyo necesarios para el desarrollo, incluidos los que contribuyen a la placenta. En los ratones, el óvulo fecundado y las células del embrión más temprano poseen esta excepcional capacidad de desarrollo.
Las células madre pluripotentes tienen una capacidad más limitada: pueden generar los numerosos tipos de células del cuerpo, mientras que la totipotencia también abarca los linajes de apoyo que se encuentran fuera del embrión. El equipo de Ding utiliza sustancias químicas para llevar las células madre pluripotentes de ratón hacia ese estado más temprano. El artículo más reciente describe las células iniciales como similares a las totipotentes.
Por tanto, el proceso experimental tiene varias etapas. Los investigadores establecen una población adecuada de células madre, alteran químicamente su estado y luego proporcionan condiciones que les permiten iniciar un desarrollo organizado. Los experimentos fundacionales anteriores utilizaron células madre pluripotentes de ratón como material inicial inmediato.
La expresión un tipo de célula también es central para este resultado. Muchos modelos de embriones dependen de la combinación de varias poblaciones celulares especializadas. En este caso, un único tipo de célula inducida aportó los distintos linajes necesarios para construir el modelo, y las células fueron asumiendo funciones diferenciadas a medida que avanzaba el desarrollo.
Cómo los modelos pasan de un grupo de células a los primeros órganos
Los modelos de Tsinghua atravesaron etapas similares a la mórula, un grupo compacto de células en una fase temprana, y al blastocisto, una estructura con una cavidad y poblaciones celulares diferenciadas. Los investigadores observaron que sus estructuras de blastocisto se parecían a los blastocistos naturales tanto en la forma como en la separación de las células en distintos linajes de desarrollo.
Los blastocistos naturales normalmente se implantan en el útero antes de continuar su desarrollo. El sistema de laboratorio permitió que siguieran desarrollándose fuera de él, lo que permitió a los investigadores observar procesos que normalmente se producen dentro de la madre.
La gastrulación fue uno de los principales hitos. Durante esta etapa, las células se reorganizan en tres capas fundamentales a partir de las cuales se desarrollan tejidos como el sistema nervioso, los músculos y el intestino. Los modelos también establecieron un eje embrionario, la organización espacial que ayuda a determinar dónde se forman las distintas regiones del cuerpo.
A continuación se produjeron células sanguíneas y comenzó el desarrollo de los órganos. Los autores del estudio describieron así la secuencia de desarrollo en su artículo de Nature:
«Los modelos embrionarios derivados de ciTotiSC (ciToti-EM) resultantes avanzaron con éxito a través de hitos clave del desarrollo, como la gastrulación, la formación del eje embrionario, la hematopoyesis y la organogénesis temprana, y se asemejaron estrechamente a embriones naturales (NE) en el día 8,5 del desarrollo embrionario (E8.5)».
E8.5 y E10.5 se refieren a etapas del desarrollo embrionario natural del ratón utilizadas para hacer comparaciones. El modelo general del embrión se parecía a los embriones E8.5, mientras que la comparación posterior con E10.5 se refería al tejido cardíaco tras un cultivo prolongado. Esos valores de referencia describen aspectos distintos del experimento.
La base fue una mezcla de tres sustancias químicas
El equipo de Ding sentó las bases en una investigación publicada primero en línea el 21 de junio de 2022 y que luego apareció en el número de mayo de 2023 de Nature, volumen 617, páginas 792–797. Ese estudio anterior sobre inducción química estableció las condiciones para generar y mantener ciTotiSC a partir de células madre pluripotentes de ratón.
La mezcla contenía TTNPB, 1-azakenpaullona y WS6, denominadas en conjunto TAW. El TTNPB es un análogo del ácido retinoico, mientras que la WS6 bloquea ciertas enzimas llamadas cinasas. Estas moléculas pequeñas pueden alterar las señales dentro de las células y modificar qué programas de desarrollo se activan.
En tres tipos de mediciones, las células inducidas se parecían a las de embriones de ratón en la etapa de dos células: actividad genética, regulación química asociada al ADN y moléculas implicadas en el metabolismo. En conjunto, estas mediciones ofrecieron a los investigadores varias formas de evaluar el estado alterado de las células.
El equipo también inyectó las células en embriones en la etapa de ocho células. Las células introducidas contribuyeron de manera eficiente tanto a los linajes embrionarios como a los extraembrionarios. Ese experimento evaluó su contribución al desarrollo junto con un embrión existente; en cambio, el trabajo más reciente sigue el desarrollo de modelos generados únicamente a partir del tipo de célula inducida.
Mantener las células durante períodos prolongados fue otro elemento esencial del trabajo anterior. Contar con un suministro estable ofrece a los científicos oportunidades repetidas para investigar el mismo estado inicial, en lugar de depender del breve período en el que se produce de forma natural.
Tres publicaciones trazan los avances del campo
El camino hasta el resultado más reciente incluye tanto el trabajo anterior del equipo de Tsinghua sobre la inducción celular como un método químico distinto desarrollado por investigadores de otras instituciones. Las fechas de publicación ayudan a distinguir avances que emplean términos similares, pero parten de células diferentes.
- 21 de junio de 2022: el equipo de Ding publicó en línea su método químico para inducir y mantener ciTotiSC. El artículo apareció posteriormente en Nature en mayo de 2023.
- 7 de agosto de 2025: investigadores afiliados al Laboratorio Nacional de Guangzhou, la Universidad Médica de Guangzhou, la Universidad de Fudan, la Universidad de Westlake y otras instituciones publicaron en línea en Cell un método basado en células fundadoras de embriones.
- 14 de octubre de 2026: el artículo del equipo de Tsinghua en Nature describió el desarrollo continuo de modelos de embriones a partir de ciTotiSC, incluida la formación temprana de órganos y tejidos cardíacos funcionales.
El objetivo común es controlar químicamente la identidad celular. Los experimentos difieren en el estado de desarrollo que inducen, las condiciones químicas que utilizan y las pruebas que aportan sobre el desarrollo posterior.
Un enfoque distinto llegó a una etapa de desarrollo similar
El estudio de Cell de 2025, titulado Un modelo completo de embriogénesis del ratón hasta la organogénesis mediante células fundadoras de embriones inducidas químicamente, produjo células similares a las de embriones de ratón en las etapas de ocho a 16 células. Los investigadores las denominaron células fundadoras de embriones inducidas, o iEFC.
La condición de inducción K4 incluía CHIR99021, el inhibidor de ALK5 E6165452 y el agonista de RARα AM580. Esta es una fórmula distinta de la mezcla TAW asociada al trabajo de Tsinghua sobre ciTotiSC y se dirige a una identidad de desarrollo temprano diferente.
Las iEFC formaron modelos de blastocisto, llamados blastoides, con una eficiencia del 95 %. En experimentos que las combinaron con embriones naturales, la eficiencia comunicada para generar embriones quiméricos con contribuciones a los tejidos embrionarios y extraembrionarios osciló entre el 47 % y el 73 %. Una quimera contiene células de distintas poblaciones iniciales.
La cifra del 95 % corresponde a la formación de blastoides, mientras que el intervalo del 47 % al 73 % corresponde a los experimentos con quimeras. Cada cifra mide un resultado experimental distinto, y ambas pertenecen al estudio sobre iEFC.
Esos modelos alcanzaron una forma comparable a la de embriones naturales en E8.5–E8.75. Formaron entre seis y 14 pares de somitas, bloques de tejido repetidos que intervienen en la formación de estructuras como la columna vertebral y los músculos esqueléticos. Los investigadores también describieron un tubo cardíaco en forma de asa, regiones cerebrales, vesículas ópticas, un intestino, una yema caudal y células germinales primordiales migratorias.
Junto con los resultados de Tsinghua, el trabajo de Cell muestra que los estados celulares tempranos inducidos químicamente pueden permitir varias vías hacia modelos de embriones organizados. Comparar esas vías podría ayudar a los científicos a investigar cómo influye la identidad inicial de una célula en el desarrollo posterior.
Por qué los tejidos de apoyo son importantes para investigar el embarazo
Los modelos de Tsinghua generan tejidos extraembrionarios además de los tejidos del cuerpo en desarrollo. Estos linajes de apoyo participan en el entorno que permite desarrollarse al embrión, por lo que constituyen una parte importante de la agenda de investigación del equipo.
Ding considera que el sistema permite investigar cómo afectan al desarrollo las anomalías en los tejidos extraembrionarios y explorar posibles intervenciones. Los científicos podrían utilizar estos modelos para examinar cómo se alteran las señales entre el cuerpo en desarrollo y sus tejidos de apoyo.
Los trastornos de la implantación y de la placenta figuran entre las posibles aplicaciones de investigación identificadas por el equipo. Un modelo que contiene ambos componentes de esas interacciones ofrece una oportunidad experimental distinta de la que supone estudiar una sola población celular aislada.
Su valor práctico reside en poder seguir un proceso a lo largo del tiempo. Los investigadores pueden estudiar cómo un cambio temprano en la identidad celular o en la organización de los tejidos va seguido de problemas en etapas posteriores del desarrollo, lo que permite relacionar una alteración inicial con sus consecuencias.
Las células reproductivas y los vasos sanguíneos apuntan a otros usos
En los modelos de Tsinghua aparecieron células germinales primordiales. Son precursoras tempranas del linaje que acaba produciendo espermatozoides u óvulos. Tras ser transferidas a un sistema de cultivo especializado, las precursoras siguieron desarrollándose y mostraron la capacidad de entrar en las primeras etapas de la meiosis, el proceso de división que prepara a las células reproductivas para llevar la mitad del número habitual de cromosomas.
Las células siguen siendo inmaduras y no se ha evaluado su capacidad reproductiva. Ding ha propuesto investigar si, a la larga, las personas que carecen de espermatozoides u óvulos funcionales podrían beneficiarse de una vía que parta de células no reproductivas, genere precursores reproductivos tras un período limitado de desarrollo y luego utilice otros procedimientos de laboratorio.
Por ahora, se trata de una línea de investigación propuesta. El trabajo actual se centra en el desarrollo del ratón, la identidad celular y las condiciones que permiten la aparición de linajes reproductivos.
Los vasos sanguíneos en desarrollo y las células sanguíneas apuntan a otro posible uso: mejorar los organoides, pequeñas estructuras de laboratorio que reproducen algunas características de los órganos. Ding señaló que la falta de vasos sanguíneos internos limita el tamaño y la complejidad que pueden alcanzar los organoides.
Un sistema en el que los tejidos vasculares y los órganos se desarrollen conjuntamente podría ayudar a los investigadores a estudiar cómo sostener estructuras de mayor tamaño. El experimento reúne varios sistemas de tejidos en desarrollo en un mismo modelo y ofrece una base para estudiar cómo se coordinan entre sí.
El principal desafío sigue siendo el desarrollo posterior
A medida que avanzan en su desarrollo, disminuye la eficiencia con la que los modelos continúan desarrollándose, y algunas estructuras aún difieren de las de los embriones naturales. Los investigadores todavía no han determinado en qué medida estas limitaciones se deben al entorno de cultivo, a los propios modelos o a una combinación de ambos factores.
Ding afirma que el objetivo inmediato del equipo sigue siendo la investigación básica. Su meta experimental a largo plazo es que el desarrollo continúe tras la transferencia a un útero y que nazca un ratón sano. Para alcanzarla, sería necesario superar las actuales pérdidas de eficiencia en el desarrollo y permitir un crecimiento más completo y coordinado.
Extender métodos relacionados a otros mamíferos, especialmente a los seres humanos, plantearía nuevas dificultades científicas y exigiría una revisión ética más estricta y un debate público. Por tanto, las posibles aplicaciones reproductivas van acompañadas de preguntas sobre cómo debería regularse esta investigación.
Este logro ya ofrece a los investigadores una visión más continua del desarrollo temprano del ratón: un tipo de célula inducida produce tejidos de apoyo, estructuras embrionarias y varias funciones emergentes en una misma secuencia de desarrollo. La siguiente tarea experimental es entender por qué esa secuencia se vuelve menos fiable a medida que avanza.
Puntos clave
- Investigadores de Tsinghua generaron modelos de embriones de ratón únicamente a partir de células madre similares a las totipotentes inducidas químicamente, sin fecundación.
- El artículo de Nature, publicado el 14 de octubre de 2026, describió modelos similares a embriones E8.5 y tejidos cardíacos posteriores comparables a los de embriones E10.5.
- Los modelos produjeron tejidos embrionarios y extraembrionarios, células sanguíneas, vasos en desarrollo y células germinales primordiales.
- El trabajo se basa en el método de inducción química del equipo, publicado por primera vez en línea en junio de 2022.
- Un estudio distinto de Cell, publicado en agosto de 2025, utilizó células fundadoras de embriones inducidas y una fórmula química diferente para llegar a la formación temprana de órganos.
- No se ha producido un ratón completo. La eficiencia del desarrollo disminuye a medida que avanzan los modelos de Tsinghua, y las aplicaciones reproductivas siguen siendo propuestas de investigación.
