Ensayo de complementación tetraploide

El ensayo de complementación tetraploide es una técnica biológica en la que se combinan células de dos embriones de mamíferos para formar un nuevo embrión. ^{[ 1 ]} Se utiliza para construir organismos genéticamente modificados , para estudiar las consecuencias de ciertas mutaciones en el desarrollo embrionario y en el estudio de células madre pluripotentes . La primera demostración de que las células madre pluripotentes inducidas (iPSC) podían generar ratones viables mediante complementación tetraploide se publicó en 2009, proporcionando una sólida evidencia funcional de que las iPSC pueden ser equivalentes a las células madre embrionarias en potencial de desarrollo. ^{[ 2 ]}

Las células somáticas normales de los mamíferos son diploides : cada cromosoma (y, por lo tanto, cada gen ) está presente por duplicado (excepto los genes del cromosoma X que no se encuentran en el cromosoma Y). El ensayo comienza con la producción de una célula tetraploide en la que cada cromosoma existe por cuadruplicado. Esto se logra tomando un embrión en la etapa de dos células y fusionando ambas células mediante la aplicación de una corriente eléctrica. La célula tetraploide resultante continuará dividiéndose, y todas las células hijas también serán tetraploides.

Un embrión tetraploide de este tipo puede desarrollarse normalmente hasta la etapa de blastocisto y se implantará en la pared del útero . Las células tetraploides pueden formar el tejido extraembrionario ( placenta , etc.); sin embargo, rara vez se desarrollará un feto propiamente dicho.

En el ensayo de complementación tetraploide, se combina un embrión tetraploide (ya sea en la etapa de mórula o blastocisto ) con células madre embrionarias (ES) diploides normales de un organismo diferente. El embrión se desarrollará con normalidad; el feto deriva exclusivamente de las células ES, mientras que los tejidos extraembrionarios derivan exclusivamente de las células tetraploides.

La complementación tetraploide se describe a menudo como una de las pruebas funcionales más rigurosas de pluripotencia en mamíferos, porque puede mostrar si las células madre pluripotentes son capaces de generar el embrión propiamente dicho cuando se apoyan en tejidos extraembrionarios tetraploides. ^{[ 3 ]}

• Es posible introducir genes o mutaciones extrañas en las células ES con bastante facilidad, y estas células ES pueden luego cultivarse hasta convertirse en animales completos utilizando el ensayo de complementación tetraploide.
• Mediante la introducción de mutaciones dirigidas en las células tetraploides y/o en las células ES, se puede estudiar qué genes son importantes para el desarrollo fetal y cuáles son importantes para el desarrollo de los tejidos extraembrionarios.
• El ensayo de complementación tetraploide también se utiliza para comprobar si las células madre pluripotentes inducidas (células madre producidas artificialmente a partir de células diferenciadas, por ejemplo, de células de la piel) son tan competentes como las células madre embrionarias normales. Si se puede producir un animal viable a partir de una célula madre pluripotente inducida mediante el ensayo de complementación tetraploide, entonces las células madre inducidas se consideran equivalentes a las células madre embrionarias. Esto se demostró por primera vez en 2009. ^{[ 4 ]} En humanos, la complementación tetraploide no se utiliza para evaluar el potencial de las células madre pluripotentes inducidas debido a las restricciones éticas y legales sobre la caracterización de los linajes de células madre humanas mediante ensayos de embriones quiméricos como la complementación tetraploide. ^{[ 3 ]}
• Después de la edición de células ES, el ensayo de complementación tetraploide se puede utilizar para generar un modelo de ratón genéticamente modificado (producir directamente un animal viable sin microinyección de pronúcleos o blastocistos. ^{[ 5 ]}

Aunque el ensayo se desarrolló y se utiliza más ampliamente en ratones, los métodos de complementación tetraploide también se han aplicado en otros mamíferos, incluidas las ratas, donde se han utilizado células madre embrionarias para generar animales viables mediante complementación tetraploide, lo que demuestra la utilidad más amplia del ensayo. ^{[ 6 ]}

La complementación tetraploide implica la generación de embriones quiméricos y requiere gestación intrauterina, lo que plantea problemas éticos que impiden su uso en la investigación con células madre pluripotentes humanas. Las directrices internacionales para la investigación con células madre enfatizan la supervisión ética y prohíben la manipulación de embriones humanos mediante técnicas como la complementación tetraploide. ^{[ 7 ]}