Una investigación liderada por investigadores del Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (IDIBELL) y del Instituto de Biología Molecular de Barcelona (IBMB) del CSIC ha conseguido filmar cómo un embrión de pocos días se defiende de una potencial infección por bacterias. El trabajo se publica esta semana en la revista Cell Host and Microbe.

En concreto, han podido ver cómo embriones de pez cebra utilizan unas células presentes en su superficie, conocidas como células epiteliales, para ingerir y destruir las bacterias mediante un proceso llamado fagocitosis, similar al que realizan los glóbulos blancos. De manera crucial, el trabajo pudo observar que esta capacidad de eliminar bacterias también está presente en embriones humanos.

Utilizando técnicas de microscopía de última generación, la investigación muestra cómo las células capturan bacterias Escherichia coli y Staphylococcus aureus mediante pequeñas protuberancias de su membrana, en las que está implicada la proteína Actina, tal y como se puede observar en las siguientes imágenes. De izquierda a derecha: un embrión de pez cebra con bacterias de la especie Escherichia coli ingeridas (las células epiteliales del embrión se ven azules y verdes; las bacterias, rojas y magenta); la superficie de un embrión humano con bacterias tipo Staphylococcus aureus ingeridas (las células epiteliales del embrión se ven azules; las bacterias, magenta); y un embrión humano en estadio de blastocisto, de 5-6 días de desarrollo (las células epiteliales a las que se le atribuye la capacidad de ingerir bacterias, en azul).  “Nuestra investigación demuestra que, al inicio del desarrollo —antes de la implantación en el útero y antes de la formación de órganos—, los embriones ya cuentan con un sistema de defensa que les permite eliminar infecciones bacterianas“, apunta Esteban Hoijman, investigador del IDIBELL y del IBMB-CSIC, líder de la investigación. El primer autor del trabajo es Joan Roncero-Carol, investigador predoctoral en el Laboratorio de Bioimagen de Células Embrionarias del IDIBELL-CSIC.

Este proceso, explica la investigación, funciona como un mecanismo de fagocitosis, activa genes de inmunidad en estas células, elimina las bacterias de forma eficaz y contribuye al correcto desarrollo embrionario en caso de infección.

“Este sistema podría representar el origen de la inmunidad. El estudio nos revela la primera interacción entre el nuevo organismo en formación y su microentorno biológico”, añade Hoijman, quien dirige el laboratorio de Bioimagen de Células Embrionarias del IDIBELL-CSIC.

La investigación ha contado con la participación de investigadores del Centro de Regulación Genómica (CRG) de Barcelona, de la Universidad Pompeu Fabra (UPF), del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), de la Universidad de Barcelona (UB), del Hospital Universitario Dexeus y de ICREA.

Prevenir malformaciones y mejorar terapias reproductivas

Al inicio del desarrollo, los embriones están expuestos a múltiples cambios en su entorno que pueden representar una amenaza, ya que aún no han desarrollado el sistema inmune que los protege.

En el útero, las infecciones tienen una alta incidencia y están asociadas a la infertilidad. Sin embargo, hasta ahora se desconocía cómo reacciona un embrión al encontrarse con una bacteria. Este trabajo revela que las capacidades inmunes de un embrión comienzan mucho antes de la existencia de los glóbulos blancos, y “podría ayudarnos en el futuro a mejorar la fertilidad, prevenir malformaciones embrionarias y desarrollar nuevas terapias reproductivas”, explica Esteban Hoijman.

En ese sentido, el hallazgo también replantea la necesidad, cada vez más importante, de conocer con más detalle la población de bacterias que pueden colonizar el útero, diferenciando las invasoras (y posibles patógenas) de potenciales bacterias residentes que podrían tener efectos beneficiosos para la fisiología reproductiva.

El Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (IDIBELL) es una centro de investigación creado el 2004 especializado en cáncer, neurociencia, medicina translacional y medicina regenerativa. Cuenta con un equipo de más de 1.500 profesionales que, desde los 73 grupos de investigación, generan más de 1.400 artículos científicos al año. El IDIBELL está participado por el Hospital Universitario de Bellvitge y el Hospital de Viladecans del Instituto Catalán de la Salud, el Instituto Catalán de Oncología, la Universidad de Barcelona y el Ayuntamiento de L’Hospitalet de Llobregat.

IDIBELL es miembro del Campus de Excelencia Internacional de la Universidad de Barcelona HUBc y forma parte de la institución CERCA de la Generalitat de Catalunya. En 2009 se convirtió en uno de los cinco primeros centros de investigación españoles acreditados como instituto de investigación sanitaria por el Instituto de Salud Carlos III. Además, forma parte del programa “HR Excellence in Research” de la Unión Europea y es miembro de EATRIS y REGIC. Desde el año 2018, IDIBELL es un Centro Acreditado de la Fundación Científica AECC (FCAECC).