La masa celular interna ( ICM ) o embrioblasto (conocido como pluriblasto en los marsupiales ) es una estructura en el desarrollo temprano de un embrión . Es la masa de células del interior del blastocisto la que eventualmente dará lugar a las estructuras definitivas del feto . La masa celular interna se forma en las primeras etapas del desarrollo embrionario , antes de la implantación en el endometrio del útero . [1] El ICM está completamente rodeado por una única capa de células trofoblásticas del trofectodermo .
La separación física y funcional de la masa celular interna del trofectodermo (TE) es una característica especial del desarrollo de los mamíferos y es la primera especificación del linaje celular en estos embriones. Después de la fertilización en el oviducto, el embrión de mamífero sufre una ronda relativamente lenta de escisiones para producir una mórula de ocho células . Cada célula de la mórula, llamada blastómera, aumenta el contacto superficial con sus vecinas en un proceso llamado compactación. Esto da como resultado una polarización de las células dentro de la mórula y una escisión adicional produce un blastocisto de aproximadamente 32 células. [2] En ratones, alrededor de 12 células internas comprenden la nueva masa celular interna y entre 20 y 24 células comprenden el trofectodermo circundante. [3] [4] Existe variación entre especies de mamíferos en cuanto al número de células en el momento de la compactación; los embriones bovinos muestran diferencias relacionadas con la compactación tan pronto como entre 9 y 15 células y en los conejos no hasta después de las 32 células. [5] También existe una variación entre especies en los patrones de expresión genética en embriones tempranos. [6]
El ICM y el TE generarán tipos de células claramente diferentes a medida que comience la implantación y continúe la embriogénesis. Las células del trofectodermo forman tejidos extraembrionarios, que actúan como soporte para el embrión propiamente dicho. Además, estas células bombean líquido hacia el interior del blastocisto, provocando la formación de un blastocisto polarizado con el ICM adherido al trofectodermo en un extremo (ver figura). Esta diferencia en la localización celular hace que las células ICM expuestas a la cavidad del líquido adopten un destino de endodermo primitivo (o hipoblasto), mientras que las células restantes adoptan un destino de ectodermo primitivo (o epiblasto). El hipoblasto contribuye a las membranas extraembrionarias y el epiblasto dará lugar al embrión definitivo, así como a algunos tejidos extraembrionarios. [2]
Dado que la segregación de células pluripotentes de la masa celular interna del resto del blastocisto es parte integral del desarrollo de los mamíferos, se han realizado considerables investigaciones para dilucidar los mecanismos celulares y moleculares correspondientes de este proceso. Existe un interés primordial en saber qué factores de transcripción y moléculas de señalización dirigen las divisiones asimétricas de los blastómeros que conducen a lo que se conoce como células internas y externas y, por lo tanto, a la especificación del linaje celular. Sin embargo, debido a la variabilidad y la naturaleza reguladora de los embriones de mamíferos, la evidencia experimental para establecer estos destinos tempranos sigue siendo incompleta. [3]
A nivel de transcripción, los factores de transcripción Oct4, Nanog, Cdx2 y Tead4 han estado implicados en el establecimiento y refuerzo de la especificación de ICM y TE en embriones tempranos de ratón. [3]
Juntos, estos factores de transcripción funcionan en un circuito de retroalimentación positiva que fortalece la asignación celular de ICM a TE. La polarización inicial de los blastómeros ocurre en la etapa de 8 a 16 células. Una polaridad apical-basolateral es visible mediante la visualización de marcadores apicales como Par3, Par6 y aPKC, así como el marcador basal E-Cadherina. [3] Se cree que el establecimiento de tal polaridad durante la compactación genera una identidad ambiental para las células internas y externas del embrión. En consecuencia, la expresión estocástica de los factores de transcripción anteriores se amplifica en un circuito de retroalimentación que especifica las células externas para un destino TE y las células internas para un destino ICM. En el modelo, un entorno apical activa Cdx2 , que regula positivamente su propia expresión a través de un factor de transcripción posterior, Elf5. Junto con un tercer factor de transcripción, Eomes, estos genes actúan para suprimir genes de pluripotencia como Oct4 y Nanog en las células externas. [3] [9] Así, TE se especifica y diferencia. Sin embargo, las células internas no activan el gen Cdx2 y expresan altos niveles de Oct4 , Nanog y Sox2 . [3] [4] Estos genes suprimen Cdx2 y las células internas mantienen la pluripotencia, generan el ICM y, finalmente, el resto del embrión propiamente dicho.
Aunque esta dicotomía de interacciones genéticas es claramente necesaria para dividir los blastómeros del embrión de ratón en identidades ICM y TE, el inicio de estos circuitos de retroalimentación sigue siendo objeto de debate. No está claro si se establecen de forma estocástica o a través de una asimetría incluso anterior, y la investigación actual busca identificar marcadores de asimetría más tempranos. Por ejemplo, algunas investigaciones correlacionan las dos primeras escisiones durante la embriogénesis con respecto a los posibles polos animal y vegetal con la especificación final. La división asimétrica de la información epigenética durante estas dos primeras divisiones, y la orientación y el orden en que ocurren, pueden contribuir a la posición de una célula dentro o fuera de la mórula. [12] [13]
Los blastómeros aislados del ICM de embriones de mamíferos y cultivados en cultivo se conocen como células madre embrionarias (ES). Estas células pluripotentes, cuando se cultivan en un medio cuidadosamente coordinado, pueden dar lugar a las tres capas germinales (ectodermo, endodermo y mesodermo) del cuerpo adulto. [14] Por ejemplo, el factor de transcripción LIF4 es necesario para que las células ES de ratón se mantengan in vitro. [15] Los blastómeros se disocian de un ICM aislado en un blastocisto temprano, y su código transcripcional gobernado por Oct4 , Sox2 y Nanog ayuda a mantener un estado indiferenciado.
Un beneficio de la naturaleza reguladora en la que se desarrollan los embriones de mamíferos es la manipulación de los blastómeros del ICM para generar ratones knockout . En el ratón, las mutaciones en un gen de interés pueden introducirse retroviralmente en células madre embrionarias cultivadas y éstas pueden reintroducirse en el ICM de un embrión intacto. El resultado es un ratón quimérico, que se desarrolla con una parte de sus células que contienen el genoma de las células ES. El objetivo de dicho procedimiento es incorporar el gen mutado en la línea germinal del ratón de modo que a su progenie le falten uno o ambos alelos del gen de interés. Los genetistas aprovechan ampliamente esta técnica de manipulación del ICM para estudiar la función de los genes en el sistema de los mamíferos. [2] [14]
