Cómo los embriones eligen sus células

En sus primeros días de evolución las células que están formando un embrión que tenga problemas cromosómicos son capaces en ocasiones de elegir y eliminar las que son anormales, para lograr la formación de un organismo viable. Entender cómo evolucionan e interactúan estas células para conseguir esta evolución es una de las principales líneas de investigación del laboratorio que acaba de formar en la Universidad de Cambridge la investigadora leonesa Marta Shahbazi Alonso. Tiene seis años por delante, cinco investigadores y financiación tanto del Reino Unido como de la Unión Europea (a partir de abril) para avanzar en estos proyectos. Su objetivo es lograr el liderazgo que la permita seguir investigando en biología básica en al prestigiosa universidad.

Shahbazi investiga en el Laboratorio de Biología Molecular de la Universidad de Cambridge desde 2014, y en 2020 comenzó la formación de su propio grupo científico, que ahora arranca definitivamente. Durante sus estudios de postdoctorado estableció un sistema para cultivar embriones humanos más allá de la implantación, e investigar en ellos alteraciones cromosómicas.

La ley actual contempla la investigación en embriones (todos proceden de donaciones de clínicas de fecundación in vitro, no van a ser utilizados y han sido donados por las parejas) hasta el día 14. El debate para ampliar este plazo está abierto, y Shahbazi no lo rechaza. Considera que hay mucho que avanzar aún en el plazo que ya está establecido, por lo que no es necesario abrir un nuevo campo normativo con prisas; pero reconoce que investigar hasta el día 21 ó 28 abriría nuevos campos fundamentales para conocer los mecanismos celulares que forman los organismos.

María Shahbazi había comenzado el trabajo para crear su propio grupo de investigación en febrero de 2020, justo antes de la pandemia. «En marzo tuvimos que cerrar el laboratorio, todavía no me había dado tiempo a contratar a nadie. En estos años he creado un equipo con otras cinco personas, y el centro en el que trabajo está financiado por el Gobierno, eso implica que no tenemos que preocuparnos mucho por la financiación. Sin embargo decidí solicitar una beca europea ERC, y afortunadamente la conseguí el año pasado. Coincidió que fue la primera tanda de proyectos ERC que se daban post Brexit, Eso implicó que durante unos meses tuvimos bastante incertidumbre, no se sabía qué iba a pasar. Finalmente recibiremos esos fondos directamente a través del Reino Unido». Este apoyo financiero europeo es un impulso importante para el proyecto. Para las personas que están empezando el laboratorio conseguir estas starting ERC es el apoyo más importante que se puede conseguir en Europa. Esta ayuda es para grupos de investigación que están empezando su andadura.

Financiación europea

«Han sido unos meses de incertidumbre, nos habían concedido la financiación europea para el proyecto pero no sabíamos lo que iba a pasar. Ahora sí, empezaré a recibir ahora la financiación, directamente del Reino Unido, en abril».

Todo esto implica que el laboratorio está totalmente establecido, y no se enfrenta a problemas económicos para llevar a cabo las investigaciones previstas.

Por lo que se refiere a la investigación en sí que llevará a cabo este grupo en Cambridge, Shahbazi explica que su trabajo de postdoctorado ya había establecido el sistema para cultivar embriones humanos más allá de la implantación. «Lo que hemos estado haciendo es utilizar ese sistema para utilizar embriones humanos que tienen alteraciones cromosómicas. Aunque el caso más conocido de estas alteraciones es el síndrome de Down, es de los pocos en los que los embriones con alteraciones de este tipo consiguen llegar a término. La gran mayoría de esos embriones se pierden durante el desarrollo, de hecho se calcula que el 70% de los embriones humanos tienen alteraciones en el número de cromosomas».

Ahora el equipo de investigación está utilizando el sistema reproductivo desarrolado «para poder comprender qué les pasa a esos embriones, qué fallos tienen durante el desarrollo y por qué no consiguen salir adelante. Al poder estudiarlo durante cinco o seis días más, nos permite conocer más en profundidad en qué están fallando. Porque muchos de ellos se malogran muy pronto, antes incluso de que la mujer sepa que está embarazada. O muy poco después, lo que se llama embarazo químico: se obtiene un test de embarazo positivo, pero a la semana o poco más se pierde».

En la mayor parte de los casos estos problemas se producen porque los embriones tienen alteraciones cromosómicas, pero es muy difícil estudiarlos porque se pierden y no resulta posible acceder a ellos para estudiarlos.

«Por eso pensamos que nuestro sistema de cultivo nos ofrece una oportunidad muy buena para analizar estos problemas».

Durante el tiempo en el que se ha realizado la fase de la investigación hasta el momento los proyectos se han centrado en alteraciones cromosómicas concretas. «Por ejemplo hemos visto que hay embriones tienen un defecto en la placenta, que no se desarrolla bien, y el embrión acaba muriendo».

Apunta que «los embriones que nosotros conseguimos son sobrantes de fecundación in vitro, que se habían testado genéticamente. En el contexto de las ciencias de fecundación in vitro a veces los embriones se testan genéticamente, y para hacer eso se toma una pequeña biopsia de los tejidos, que corresponde a células que van a formar la placenta. Sobre la base de los resultados de esas biopsias en términos de resultados de cromosomas concluyes cuál es el número de cromosomas en el embrión».

Lo que ocurre, señala la científica leonesa, es que hay muchos embriones humanos que son una mezcla de células normales y células anormales, «lo que implica que puede que la biopsia no refleje totalmente qué le pasa al embrión. De hecho nosotros descubrimos casos que en las técnicas de fecundación in vitro se habían diagnosticado como completamente anormales, pero cuando lo cultivábamos durante varios días observamos que no se había diagnosticado correctamente, era una mezcla de células anormales y normales. Y esto es importante porque se sabe que alguno de esos embriones con mezcla de células puede llegar término».

Eso quiere decir que en algunos casos los embriones pueden tener mecanismos para eliminar las células anormales y seguir adelante. «Y ahora estamos intentando investigar cuáles son esos mecanismos. Los que permiten a los embriones reconocer esas células anormales y eliminarlas».

En qué medida puede determinar esto el futuro tratamiento de enfermedades es aún prematuro, porque estos embriones no llegan a desarrollarse. «Lo primero es conocer cómo funcionan esos mecanismos, y después esto nos permitiría, potencialmente y muy a largo plazo, ayudar a utilizar esos mecanismos del embrión para eliminar las células que no fueran deseadas y quisiéramos eliminar. Y también para ayudarnos a seleccionar mejor, en el contexto de fecundación in vitro, qué embriones utilizar para la reproducción, saber cuáles de ellos tienen capacidad de desarrollarse y cuáles no».

Respecto a si este tipo de mecanismos que se investigan podrán llegar a utilizarse en una persona adulta para tratar algunas dolencias Shahbazi, señala que «es una pregunta muy interesante, aunque la respuesta será desde luego a mucho más largo plazo». La investigadora reconoce que sería «muy importante saber cómo se pueden explotar esos mecanismos del embrión para tratar enfermedades más en el adulto. Pero es algo que hay que investigar mucho aún, aunque sería un avance determinante».

Además, la científica leonesa recuerda que su trabajo actual se desarrolla en un centro de ciencia básica, «Así que el centro de las investigaciones es la biología básica. En mi centro por ejemplo se descubrió el ADN, la estructura del ADN, técnicas de secuenciación,... No está enfocado directamente en el desarrollo de nuevos fármacos o tratamientos, sino en esa ciencia básica que en el futuro nos permitirá desarrollar nuevos conceptos para curar enfermedades humanas diferentes».

En el Departamento de Biología Celular del Laboratorio de Biología Molecular de Cambridge se ha estudiado también esta interacción entre las células, como el proyecto de eliminación de células anormales. «Aunque estudiamos todo lo que ocurre en los niveles de las células».

El laboratorio que la investigadora leonesa acaba de poner en marcha tiene ahora seis años por delante para desarrollar el trabajo que ha logrado la financiación de Gran Bretaña y de la Unión Europea. «En este período de tiempo vamos a desarrollar una serie de líneas de investigación que yo propuse en el momento de la entrevista para optar al trabajo. A lo largo de esos seis años las tengo que llevar a cabo y se realizará una evaluación. Si se me considera un líder en mi campo de investigación probablemente podré quedarme, o si no tendré que buscar otro lugar para seguir investigando».

De hecho les han extendido el contrato por seis meses más, para paliar los retrasos provocados por las medidas durante la pandemia.

Marta Shahbazi aspira a prolongar su carrera investigadora en el laboratorio de Cambridge. «Es un centro extremadamente competitivo, en el que al final se queda en torno al 50% de los investigadores. Pero es un lugar ideal para hacer investigación, porque se dan muy pocas clases en la universidad, casi de forma voluntaria; y tampoco hay necesidad de estar buscando financiación externa. Eso hace que podamos dedicarnos cien por cien a la investigación sin otras distracciones. Eso es realmente un lujo increíble, un sueño para cualquier investigador».

Además destaca que parte de la filosofía del centro es tener grupos de investigación muy pequeños, de forma que el jefe del equipo pueda estar directamente implicado en la investigación, en el día a día de lo que está ocurriendo en el laboratorio. «Y eso es algo que valoro mucho, porque en grupos más grandes o en centros de investigación con una forma de hacer diferente al final el jefe de investigación puede sentirse un poco separado de lo que se está haciendo en el laboratorio. Sin embargo, el estar codo con codo te ayuda a ver exactamente qué está pasando, interpretar mejor los experimentos, poder ayudar mejor a la gente que trabaja contigo. Con todo esto, yo estoy realmente encantada».

Carrera investigadora

Shahbazi lleva desde 2014 investigando en Cambridge, hasta 2020 con el postdoctorado, y desde entonces en el desarrollo del nuevo centro de investigación. Una carrera investigadora que la científica comenzó a desarrollar ya en la universidad.

«Me interesé mucho en intentar entender cómo unas células interaccionan con otras. Durante mis estudios universitarios en la Autónoma de Madrid coincidió con la época en la que se comenzó a secuenciar el ADN. Tuve clases entonces que influyeron mucho en mi forma de pensar, en las que a pesar de que estábamos en esa época en la que el centro de todo era el ADN hubo un profesor que nos decía que el ADN por sí no significa nada, sólo tiene importancia en el contexto de la célula. Si no, no hay nada. Es la célula la que lo lleva a generar una función concreta».

Eso fue lo que impulsó a la investigadora desde sus primeros pasos a «ir más allá del ADN, entender la célula, cómo funciona y cómo interaccionan entre ellas». Esa curiosidad la llevó a hacer la tesis en el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas. «Allí estudié cómo las células de la piel interaccionan entre ellas para crear una barrera. Sorprendemente, al final de la tesis descubrí que los mecanismos que estaba estudiando eran específicos de las células madre de la piel, y que si se eliminaban esos mecanismos las células perdían esa capacidad de células madre».

Ahí comenzó su interés en este tipo de células, y en cómo deciden si mantenerse en ese papel o transformarse en otros tipos celulares. «Pensé que la forma mejor de estudiar ese proceso era investigar el embrión, en lugar de los tejidos adultos. Así fue como empecé en el tema de los embriones».

Su historial científico se centra en la biología celular, y en intentar aplicar esos conocimientos para comprender cómo las células interaccionan en el embrión para formar un organismo viable.