Para salvar al rinoceronte blanco del norte de la extinción, el equipo de BioRescue se esfuerza por crear óvulos y esperma cultivados en laboratorio a partir de la subespecie en peligro de extinción. El equipo ha anunciado ahora un hito en avances científicos: Ha creado células germinales primordiales a partir de células madre, una primicia mundial.

Para salvar al rinoceronte blanco del norte de la extinción, el equipo de BioRescue se esfuerza por crear óvulos y esperma cultivados en laboratorio a partir de la subespecie en peligro de extinción. El equipo ha anunciado ahora un hito en avances científicos: Ha creado células germinales primordiales a partir de células madre, una primicia mundial.

Najin, de 33 años, y su hija Fatu son los últimos rinocerontes blancos del norte que sobreviven en el planeta. Viven juntos en una reserva natural en Kenia. Con solo dos hembras, esta subespecie de rinoceronte blanco ya no puede reproducirse, al menos no sola. Pero no se pierde toda esperanza: según un artículo publicado en la revista avances científicosUn equipo internacional de investigadores cultivó con éxito células germinales primordiales (PGC), los precursores de los óvulos y el esperma de rinoceronte, a partir de células madre embrionarias (ESC) y células madre pluripotentes inducidas (iPSC).

Este es un hito importante en un plan ambicioso. El proyecto BioRescue, coordinado por el Leibniz Institute for Zoo and Wildlife Research (Leibniz-IZW) y financiado por el Ministerio Federal de Educación e Investigación (BMBF) desde 2019, tiene como objetivo salvar al rinoceronte blanco del norte de la extinción. Para hacer esto, los científicos están siguiendo dos estrategias, una de las cuales es tratar de obtener espermatozoides y óvulos viables de las células de la piel de los rinocerontes fallecidos. La idea es implantar los embriones resultantes en hembras de rinoceronte blanco del sur estrechamente relacionadas, que luego llevan a término a la descendencia sustituta. Y así, la subespecie de rinoceronte blanco del norte, que los humanos ya han exterminado efectivamente a través de la caza furtiva, aún podría salvarse gracias a las últimas tecnologías reproductivas y de células madre.

Primer éxito con una especie en peligro de extinción

Pasar de un trozo de piel a un rinoceronte vivo puede ser una proeza de la ingeniería celular, pero el proceso en sí no tiene precedentes: el coautor más reciente del estudio, el profesor Katsuhiko Hayashi, dirige laboratorios de investigación en la Universidad de Osaka de Japón y la Universidad de Kyushu en Fukuoka. donde sus equipos ya han logrado esta hazaña con ratones. Pero para cada nueva especie, los pasos individuales son un nuevo territorio. En el caso del rinoceronte blanco del norte, Hayashi trabaja en estrecha colaboración con el Dr. Sebastian Diecke en el Centro Max Delbrück y con el experto en reproducción Profesor Thomas Hildebrandt del Leibniz IZW. Los dos científicos de Berlín también son co-últimos autores del estudio actual.

«Esta es la primera vez que ha sido posible generar células germinales primordiales a partir de células madre en una gran especie de mamífero en peligro de extinción», explica el primer autor del estudio, Masafumi Hayashi, de la Universidad de Osaka. Hasta ahora, esto solo se ha logrado en roedores y primates. A diferencia de los roedores, los investigadores identificaron el gen SOX17 como un actor clave en la inducción de PGC en rinocerontes. SOX17 también juega un papel importante en el desarrollo de las células germinales humanas y, por lo tanto, posiblemente en muchas especies de mamíferos.

Las células madre embrionarias de rinoceronte blanco del sur utilizadas en Japón provienen del laboratorio Avantea en Cremona, Italia, donde fueron cultivadas por el equipo del profesor Cesare Galli. Las CGP de rinoceronte blanco del norte recién obtenidas, por otro lado, provienen de las células de la piel de la tía de Fatu, Nabire, quien murió en 2015 en el Parque Safari Dvůr Králové en la República Checa. El equipo de Diecke en el Centro Max Delbrück fue responsable de la conversión en células madre pluripotentes inducidas.

Siguiente paso: maduración celular

Masafumi Hayashi dice que esperan usar tecnología de células madre de vanguardia del laboratorio de Katsuhiko Hayashi para salvar otras especies de rinocerontes en peligro de extinción: «Hay cinco especies de rinocerontes, y casi todas están clasificadas como amenazadas en la Lista Roja de la UICN. El equipo internacional también utilizó células madre para cultivar CGP del rinoceronte blanco del sur, que tiene una población mundial de unos 20.000 individuos. Además, los investigadores pudieron identificar dos marcadores específicos, CD9 e ITGA6, expresados ​​en la superficie de las células progenitoras de ambas subespecies de rinoceronte blanco. “En el futuro, estos marcadores nos ayudarán a reconocer y aislar las PGC que ya han aparecido en un grupo de células madre pluripotentes”, explica Hayashi.

Los científicos de BioRescue ahora deben pasar a la siguiente tarea difícil: madurar las PGC en el laboratorio hasta convertirlas en óvulos y espermatozoides funcionales. «En comparación con las células germinales maduras, las células primordiales son relativamente pequeñas y, sobre todo, todavía tienen un juego doble de cromosomas», explica el Dr. Vera Zywitza del grupo de trabajo de Diecke, quien también participó en el estudio. «Así que tenemos que encontrar las condiciones adecuadas bajo las cuales las células crezcan y reduzcan a la mitad su juego de cromosomas».

La variación genética es clave para la conservación

La investigadora de Leibniz IZW, Hildebrandt, también está siguiendo una estrategia complementaria. Quiere recolectar óvulos de Fatu, de 22 años, y fertilizarlos en el laboratorio de Galli en Italia con esperma congelado recolectado de cuatro toros rinocerontes blancos del norte, que ya murieron. Este esperma se descongela y se inyecta en el óvulo en un proceso conocido como inyección intracitoplasmática de esperma (ICSI). Sin embargo, Hildebrandt explica que Fatu no puede dar a luz a su propia descendencia porque tiene problemas en los tendones de Aquiles y no puede cargar con ningún peso adicional. Su madre, Najin, ya pasó la edad fértil y también sufre de tumores de ovario. “Y en cualquier caso, dado que solo nos queda una donante natural de óvulos, la variación genética en la descendencia resultante sería demasiado baja para crear una población viable”, añade.

Por lo tanto, el objetivo principal del equipo es convertir las PGC ahora disponibles en ovocitos. «En ratones, descubrimos que la presencia de tejido ovárico era importante en este paso crucial», explica Zywitza. «Dado que no podemos simplemente extraer este tejido de las dos hembras de rinoceronte, probablemente también tendremos que cultivarlo a partir de células madre». Si los humanos hubieran cuidado al rinoceronte salvaje tan bien como lo hicieron con el caballo domesticado, el inmenso desafío al que se enfrentan ahora los científicos de BioRescue podría haberse evitado por completo.

Citas adicionales

Katsuhiko HayashiUniversidad de Osaka:

“Desarrollar un sistema de cultivo que produzca resultados sólidos ha sido un gran desafío porque la orquestación precisa de las señales específicas requeridas para inducir la diferenciación celular deseada es única para cada especie. Además, confirmar que las células germinales primordiales eran genéticamente idénticas a las células de las que surgieron puede ser una tarea abrumadora”.

Jan StejskaParque Safari Dvůr Kralové:

“Estamos encantados de que los científicos de BioRescue hayan alcanzado este hito y de que Nabire, quien murió en Dvůr Králové en 2015, aún pueda ayudar a salvar a los de su especie. Desafortunadamente, no tuvo descendencia durante su vida, pero los éxitos recientes en las técnicas asociadas con células madre han demostrado que es muy posible que un descendiente directo de Nabire nazca en algún momento en el futuro y pueda jugar un papel importante en la recolonización. de África Central con los rinocerontes blancos del norte».

Tomas HildebrandtInstituto Leibniz para la Investigación de Zoológico y Vida Silvestre:

“Sabíamos desde el principio que las tecnologías avanzadas de reproducción asistida basadas en gametos naturales no serían suficientes para salvar al rinoceronte blanco del norte de la extinción a largo plazo. Por lo tanto, es crucial que sigamos una estrategia complementaria para aumentar significativamente la diversidad genética de los gametos y producirlos en cantidades mucho mayores, lo que incluso podría hacer posible crear embriones de Najin mediante gametos artificiales, lo que resultó imposible con sus gametos naturales probados. Es alentador ver que los especialistas en células madre de nuestro consorcio de la Universidad de Osaka y el Centro Max Delbrück han alcanzado este importante hito. También es importante señalar que los planes para los gametos naturales y los gametos artificiales no son caminos separados, sino que están conectados y se cruzan en el punto donde la fertilización in vitro produce embriones”.

César Galliavantea:

«En 2018, la Dra. Giovanna Lazzari de nuestro laboratorio cosechó con éxito células madre embrionarias (ESC) de los primeros embriones de rinoceronte blanco del sur que pudimos obtener. Esto resultó fundamental para el éxito del trabajo del equipo del profesor Hayashi, ya que los ESC se han estudiado y diferenciado durante mucho tiempo, y proporcionó una plantilla para los iPSC».

Centro Max Delbrück

El Centro Max Delbrück de Medicina Molecular de la Asociación Helmholtz (Centro Max Delbrück) es una de las principales instituciones de investigación biomédica del mundo. Max Delbrück, nacido en Berlín, fue ganador del Premio Nobel y uno de los fundadores de la biología molecular. En las ubicaciones del Centro en Berlín-Buch y Mitte, investigadores de alrededor de 70 países analizan el sistema humano, desde los bloques de construcción más elementales hasta los mecanismos de todo el sistema de la base biológica de la vida. Al comprender qué regula o interrumpe el equilibrio dinámico en una célula, un órgano o todo el cuerpo, podemos prevenir enfermedades, diagnosticarlas antes y detener su progresión con terapias personalizadas. Los pacientes deben beneficiarse de los hallazgos de la investigación básica lo más rápido posible. Por lo tanto, el Centro Max Delbrück apoya spin-offs y participa en redes de cooperación. Trabaja en estrecha colaboración con Charité – Universitätsmedizin Berlin en el Centro de Investigación Clínica y Experimental (ECRC) operado conjuntamente, así como con el Instituto de Salud de Berlín (BIH) de Charité y el Centro Alemán de Investigación Cardiovascular (DZHK). Fundado en 1992, el Centro Max Delbrück ahora emplea a 1.800 personas y está financiado en un 90 por ciento por el gobierno federal y en un 10 por ciento por el estado de Berlín. www.mdc-berlin.de


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