Graban por primera vez el proceso de implantación de un embrión humano en tiempo real

Investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) en colaboración con el Hospital Universitario Dexeus han grabado imágenes inéditas del proceso de implantación de un embrión humano. Se trata de la primera vez que se consigue grabar la implantación en tiempo real y en 3D.

El fallo en el proceso de implantación del embrión en el útero es una de las principales causas de infertilidad, siendo responsable del 60% de los abortos espontáneos. Hasta ahora, no había sido posible observar este proceso en tiempo real en humanos y la poca información de la que se disponía provenía de imágenes fijas, tomadas en momentos concretos del proceso.

“Hemos observado que los embriones humanos se entierran dentro de la matriz ejerciendo una fuerza considerable durante el proceso. Estas fuerzas son necesarias ya que tienen que ser capaces de invadir el tejido uterino en el que se integran por completo. Es un proceso sorprendentemente invasivo. De hecho, aunque se sabe que muchas mujeres sienten dolor abdominal e incluso leves sangrados durante la implantación, nunca se había visto como sucedía el proceso.” Detalla Samuel Ojosnegros, investigador principal del grupo de Bioingeniería para la Salud Reproductiva del IBEC y líder del estudio.

Para avanzar durante la implantación, el embrión libera enzimas que degradan el tejido que le rodea, pero se sabe que también necesita ejercer fuerzas para poder penetrar a través de las capas subyacentes del útero. Se trata de un tejido fibroso que está lleno de colágeno, una proteína muy rígida que también forma tendones y cartílagos. “El embrión abre un camino a través de esta estructura y empieza a formar tejidos especializados que se conectan con los vasos sanguíneos de la madre para poder alimentarse”, añade Ojosnegros.

Los resultados obtenidos por el equipo de investigación revelan que los embriones humanos ejercen fuerzas de tracción sobre su entorno, remodelándolo. “Lo que observamos es que el embrión tira de la matriz del útero, moviéndola y reorganizándola. También reacciona a señales de fuerza externas. Nuestra hipótesis es que las contracciones que se producen in vivo pueden influir en la implantación del embrión”, explica Amélie Godeau, investigadora en el grupo de Ojosnegros y co-primera autora del estudio. Así, una invasión efectiva del embrión está asociada a un desplazamiento óptimo de la matriz, lo que destaca la importancia de estas fuerzas en el proceso de implantación.

Comprender mejor los mecanismos que subyacen el proceso de implantación es clave y puede tener un gran impacto en la mejora de las tasas de fertilidad, además de optimizar la calidad embrionaria y reducir el tiempo hasta el embarazo en procesos de reproducción asistida.

Una plataforma para estudiar la implantación en el laboratorio

Para llevar a cabo el estudio, el equipo de investigación del IBEC desarrolló una plataforma capaz de permitir que los embriones se implanten, fuera del útero materno y en condiciones controladas, para poder tomar imágenes de fluorescencia en tiempo real y analizar las interacciones mecánicas del embrión con el entorno. La plataforma se basa en un gel compuesto por una matriz artificial formada por colágeno, muy presente en el tejido uterino, y diversas proteínas necesarias para el desarrollo de los embriones.

Los experimentos se llevaron a cabo tanto con embriones humanos, como con embriones de ratón, pudiendo comparar ambos procesos de implantación. Cuando el embrión de ratón entra en contacto con el útero, ejerce fuerzas para adherirse a su superficie, y a partir de ahí el útero se adapta plegándose a su alrededor, de manera que el embrión queda envuelto en una cripta uterina. En cambio, el embrión humano ejerce fuerzas para moverse hacia su interior, de manera que penetra completamente en los tejidos uterinos y una vez ahí empieza a crecer de forma radial, de dentro hacia fuera.

“Nuestra plataforma ha permitido cuantificar la dinámica de implantación de los embriones y determinar, en tiempo real, la huella mecánica de las fuerzas utilizadas en ese complejo proceso”, concluye Anna Seriola, investigadora del IBEC y co-primera autora del estudio.

El estudio ha contado con la colaboración del Hospital Universitario Dexeus, que ha donado todos los embriones utilizados en este trabajo, del grupo de Sistemas Biomiméticos para Ingeniería Celular, también del IBEC y dirigido por Elena Martínez, y con otras instituciones, como el Banco de Células Madre de Barcelona (IDIBELL), la Universidad de Barcelona (UB), la Universidad de Tel Aviv, el Centro de Investigación Biomédica en Red (CIBER) y  el Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona (IRB Barcelona).