Novela sobre inseminación forzada
Muchas novelas y películas de ciencia ficción, tan lejanas como "Dune" y "Star Trek", tan cercanas como "Three Body", describen la vida humana en el espacio con gran interés. En una interminable corriente de libros, muchos autores consideran habitualmente que la física es la limitación para que los humanos naveguen por el universo o colonicen otros planetas. En la actualidad, los seres humanos no tienen suficiente teoría y tecnología para sustentar a los seres humanos en el largo universo.
De hecho, incluso si superamos estos cuellos de botella físicos, construimos una nave espacial superligera, aprendemos a utilizar agujeros de gusano y sistemas de sueño, y resolvemos el problema de quién debe abordar la nave espacial y quién debe permanecer en ella. tierra, nosotros también llenos de alegría, esperándonos mientras nos preparamos para zarpar. Quizás todavía sea un recipiente con agua fría: los creadores se reirán de nosotros como ratones:
Humanos frágiles, ¿quién dijo que podemos reproducirnos sin la tierra?
La breve historia del espacio nos dice que el espacio no es un paraíso para los humanos en la Tierra. Los astronautas que experimentan microgravedad experimentarán cambios en varios indicadores fisiológicos: atrofia muscular, degeneración ósea, redistribución de fluidos corporales (es decir, la redistribución de fluidos corporales desde la parte inferior del cuerpo a la parte superior causada por la reducción de la gravedad) e incluso un aumento de la presión intracraneal que conduce a la discapacidad visual. La radiación espacial también puede dañar el sistema inmunológico humano y aumentar la incidencia de cáncer y enfermedad de Alzheimer [1-2]. Desde esta perspectiva, los viajes interestelares de larga duración tendrían profundas consecuencias negativas para la humanidad.
Entonces, ¿pueden los embriones humanos desarrollarse normalmente en el espacio? Los estudios experimentales han demostrado que la microgravedad puede afectar significativamente el desarrollo de diversos tejidos humanos o la diferenciación de células madre [3-5]. Por tanto, el éxito de las operaciones artificiales en el espacio no es algo que pueda predecirse fácilmente. Como exploración de la fertilidad espacial, Estados Unidos y Rusia han realizado sucesivamente experimentos con animales utilizando ratones como modelos; sin embargo, en el largo proceso de evolución, el desarrollo embrionario humano también ha desarrollado muchas características que lo diferencian de otros animales; Por ejemplo, los embriones humanos tienen tasas extremadamente altas de defectos durante las primeras etapas del desarrollo embrionario en comparación con los ratones.
Durante la fertilización in vitro, entre el 50 y el 80% de los embriones humanos presentan defectos graves y luego dejan de desarrollarse pocos días después de la fertilización [6]. Por lo tanto, la tecnología de fertilización in vitro siempre requiere una selección cuidadosa entre muchos óvulos fertilizados para garantizar un embarazo exitoso. En personas sanas, los embriones tempranos también pueden tener una alta tasa de defectos; debido a que la mayoría de los embriones defectuosos dejan de desarrollarse en una semana, estos abortos espontáneos a menudo pasan desapercibidos [6-7]. Por el contrario, la mayoría de los cigotos de ratón no muestran defectos evidentes en divisiones celulares previas. Diferencias tan grandes en el desarrollo embrionario temprano entre humanos y otros animales de experimentación pueden limitar la transferibilidad de los resultados de experimentos con animales a los humanos.
Sólo las células humanas pueden comprobar si los humanos pueden vivir eternamente en el espacio.
Por lo tanto, Tianzhou-1, que entró en el espacio no hace mucho, llevaba un lote de células madre embrionarias humanas. A través de ellos, los científicos probarán inicialmente la fertilidad humana en el espacio.
Las células madre embrionarias humanas se derivan de células que se encuentran en las primeras etapas del desarrollo embrionario humano. A través de la proliferación y diferenciación, estas células eventualmente se convierten en el feto completo. In vitro, las células madre embrionarias pueden proliferar casi indefinidamente en condiciones de cultivo específicas manteniendo sus propias características (es decir, las propiedades de autorrenovación de las células madre). ¿Bajo la estimulación de citoquinas específicas? Las células madre embrionarias pueden diferenciarse y desarrollarse en varios tipos de células humanas paso a paso a lo largo de una trayectoria similar al desarrollo in vivo [8].
En este experimento Tianzhou-1, las células madre embrionarias humanas serán inducidas por factores de señalización específicos para diferenciarse en células germinales primordiales, las células precursoras de las células germinales humanas. Los embriones humanos producen una cantidad muy pequeña de células germinales primordiales en las primeras etapas de desarrollo, que luego proliferan y migran a las gónadas, donde se desarrollan aún más hasta convertirse en espermatozoides/oogonias en el entorno de las gónadas, y luego se someten a meiosis para convertirse en células maduras. células germinales. Como primer paso de esta serie de procesos, la producción de células germinales primordiales se completará en las primeras etapas del desarrollo embrionario. Sólo completando este paso los bebés humanos que se desarrollan en el espacio podrán tener la capacidad de tener hijos, reproducirse y tener descendientes infinitos.
Tianzhou-1 no tiene una cápsula de retorno y todas las muestras experimentales arderán en la atmósfera cuando regrese. Entonces, ¿cómo comprobar si las células madre embrionarias se diferencian en células germinales primordiales?
Probablemente la forma más económica sea obtener un doctorado en biología. Sin embargo...
El equipo de investigación de Ji responsable de este experimento eligió un enfoque más humano: desarrollaron un sistema indicador fluorescente y utilizaron la proteína fluorescente verde GFP, ganadora del Premio Nobel en 2008, incrustada en un gen llamado VASA. Cuando las células expresan el gen VASA, la proteína fluorescente se activará y expresará al mismo tiempo, y las células emitirán fluorescencia verde. Dado que el gen VASA sólo se expresa en el linaje de células germinales (es decir, todos los tipos de células desde las células germinales primordiales hasta las células germinales maduras) y no en otros tipos de células como las células madre embrionarias, las primeras células verdes del experimento fueron primordiales. células germinales. La diferencia en la proporción de células verdes en comparación con las células cultivadas simultáneamente en la Tierra nos dirá si el desarrollo de las células germinales primordiales se ve afectado por el entorno de microgravedad del espacio.
La siguiente imagen proviene del experimento de verificación de este sistema de reportero fluorescente. En la imagen, el ADN de las células está teñido de azul y la fluorescencia de VASA es verde. En el experimento Tianzhou-1, las células madre embrionarias iniciales eran células sin fluorescencia verde (similar a la primera fila de la imagen). En los próximos días, un medio de cultivo que contenga factores de señalización específicos inducirá gradualmente la diferenciación de las células madre embrionarias; si la inducción de la diferenciación tiene éxito, esperaremos ver algunas células germinales primordiales (similares a las células de la imagen) que emiten fluorescencia verde.
Si las células madre embrionarias humanas pueden diferenciarse con éxito en células germinales primordiales en el espacio, también podemos utilizar este sistema indicador fluorescente para explorar más a fondo si se pueden obtener células germinales más maduras, como los espermatozoides, en condiciones de gravedad cero. en el espacio. /Oogonia, incluso espermatozoides y óvulos. La vida comienza con la unión del espermatozoide y el óvulo. Sólo si los humanos pueden producir células reproductivas maduras en el espacio podrán continuar su carrera en el espacio. La exploración de la riqueza del espacio es también un paso importante para que la humanidad avance hacia el espacio profundo. (Editor: Tomorrow)
Fuente de la imagen: 123RF
Referencia: Kanas, Nick y Dietrich Manzer. "Cuestiones fundamentales en la adaptación humana a los vuelos espaciales". Psiquiatría y psiquiatría espacial (2008): 15-48. Los peligros de la radiación espacial y el futuro de la exploración espacial: informe de la conferencia del día festivo de octubre de 2005. Clima espacial 5.2 (2007). Bradamante, S, Barenghi, L. Meyer, J. (2014). Células madre hacia el futuro: desafíos espaciales. Vida. Yug, l, Kajume, t. H. Tahara (2006). La microgravedad mejora la proliferación de células madre al tiempo que mantiene las capacidades de diferenciación. Células madre y desarrollo. Zayzafoon, M., Gathings, WE y McDonald, Ph.D. La microgravedad simulada inhibe la diferenciación osteogénica y aumenta la adipogénesis de las células madre mesenquimales humanas. Endocrinología. Wang, C. C., Locke, K. E., Bossert, N. L. y Bell, B. (2010). Las imágenes no invasivas de embriones humanos antes de la activación del genoma embrionario predicen el desarrollo del estadio de blastocisto. Naturaleza. Chávez, S. L., Loewke, K. E., Han, J., Moussavi, F., Colls, P., Munne, S., et al. El comportamiento dinámico de los blastómeros refleja la ploidía de los embriones humanos en la etapa de cuatro células. Comunicaciones de la naturaleza. Murray, director ejecutivo. Keller, G. (2008). Diferenciación de células madre embrionarias en poblaciones clínicamente relevantes: lecciones del desarrollo embrionario. celúla. Kee, K., Angeles, V. T., Flores, M., Nguyen, H. N. y Pella, R. (2009). Los genes humanos DAZL, DAZ y BOULE regulan la formación de células germinales primordiales y gametos haploides. Naturaleza.