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Hacia el Atlas Genético del Desarrollo Celular Humano

Uno de los hitos de la ciencia en 2018 es el Atlas del Desarrollo Celular Humano, que ha revolucionado la investigación sobre la diferenciación celular. Permitirá cancelar cualquier especulación sobre el estatuto biológico del embrión y el valor de la vida.

En las últimas décadas, se han ido acumulando pruebas experimentales de los mecanismos moleculares, genéticos y celulares de cómo se edifica una vida humana a partir del cigoto, finalizada la fecundación.

Los avances de la biología molecular y de la genética han desvelado que el desarrollo del embrión humano a partir de esta célula única y totipotente sigue un orden y obedece a un programa, perfectamente “regulado” en sus actividades genéticas en espacio y tiempo; “continuo”, ya que de una etapa se pasa a la siguiente sin solución de continuidad; y “gradual”, ya que a medida que pasa el tiempo y crece el organismo van surgiendo las rutas de especialización de las células que lo integran, para formar los distintos tejidos y órganos.

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A pesar de la apariencia, el embrión humano, prácticamente desde la primera división celular, es un mosaico de células con diferentes actividades funcionales, lo que se va acentuando con el tiempo. Aunque aumenta el número de células, todas y cada una de ellas conservan la misma información genética constituida en el cigoto. La diferenciación se debe a los genes que se activan o desactivan en cada una de ellas. La pregunta a resolver es: ¿qué pasa en cada célula para que parte del programa genético quede inactivo y solo se expresen los genes adecuados y en el momento adecuado?

El hecho es que, conforme crece el embrión humano, en cada célula se van produciendo actividades de nuevos genes, que a su vez influyen en los genes que se expresarán en las células vecinas mediante el envío de señales moleculares. Estas son reconocidas por receptores específicos que provocan cambios en la expresión de sus genes.

El embrión humano no es un amasijo de células

De este modo, conforme crece el número de células, se va estableciendo una determinación genética hacia el tipo de estructuras a las que cada una de ellas contribuirá. Podría decirse que cada célula del embrión humano en crecimiento conoce en todo momento qué ha de hacer. Es decir, qué genes deben expresarse, mediante la interpretación del mensaje que le llega del resto del embrión. Por esta razón, no tiene sentido decir que el embrión humano es un amasijo de células. Nada más lejos de la realidad.

Un actor importante en el escenario de la expresión de los genes lo constituye el ARN (ácido ribonucleico), que es la molécula mediadora entre el ADN (ácido desoxirribonucleico) de los genes y las proteínas. Cuando un gen se activa, se transcribe en un ARN-mensajero, que después se “traducirá” en una proteína. El ARN directamente o las proteínas constituyen las moléculas de señalización para que se activen o silencien otros genes en la misma célula o en sus células vecinas.

El Atlas Genético del Desarrollo Celular Humano

Uno de los hitos de la ciencia del año 2018, en opinión de la revista Science, es la tecnología de la secuenciación del ARN de una sola célula: scRNA–seq [A. KOLODZIEJCZYK y otros, The technology and biology of single-cell RNA sequencing. Mol. Cell.58 (2015) 610–620.]. Se trata de una nueva técnica que con gran precisión permite conocer lo que se denomina el transcriptoma celular. Es decir, qué genes están activos en cada célula y en cada momento del desarrollo.

Esto ha revolucionado el panorama de la investigación sobre la diferenciación celular, ya que permite seguir la dinámica del desarrollo embrionario desde la fecundación, dando lugar al estudio de un Atlas del Desarrollo Celular Humano –HDCA– [S. BEHJATI y otros, Mapping human development at single-cell resolution. Development 145 (2018) 152561].

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Se trata de un proyecto para hacer una enciclopedia en 3D de las actividades genéticas que contribuyen en espacio y tiempo al desarrollo del embrión humano y de los órganos que irán surgiendo con el tiempo. Es, sin duda, un proyecto ambicioso que no solo nos revelará cómo se edifica un ser humano, paso a paso, con una resolución unicelular, sino que nos permitirá entender mejor una amplia gama de cuestiones sobre medicina regenerativa, envejecimiento, cáncer, malformaciones, etc.

Además, permitirá cancelar cualquier especulación sobre el estatuto biológico del embrión humano y el valor de la vida que crece y se desarrolla desde la constitución del cigoto, la primera realidad corporal de la vida humana.

Escrito por

Catedrático emérito de Genética. Presidente de CíViCa. Miembro del Comité de Bioética de España. Pertenece al grupo de trabajo Ciencia y Fe.

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