El treball, liderat per un equip del CSIC i l’IDIBELL amb la col·laboració de l’IBEC, aconsegueix visualitzar cèl·lules d’embrions eliminant infeccions bacterianes, abans de la formació del sistema immune. La investigació descriu un mecanisme de fagocitosi similar al que fan servir els glòbuls blancs, i revela que aquest mecanisme també és present en embrions humans.
Una recerca liderada per investigadors de l’Institut de Biologia Molecular de Barcelona (IBMB) del CSIC i de l’Institut de Recerca Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL) en col·laboració amb l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) ha aconseguit filmar com un embrió de pocs dies es defensa d’una potencial infecció per bacteris. El treball es publica aquesta setmana a la revista Cell Host and Microbe.
En concret, han pogut veure com embrions de peix zebra utilitzen unes cèl·lules presents a la seva superfície, conegudes com a cèl·lules epitelials, per ingerir i destruir els bacteris mitjançant un procés anomenat fagocitosi, similar al que realitzen els glòbuls blancs. De manera crucial, el treball va poder observar que aquesta capacitat d’eliminar bacteris també està present en embrions humans.
Per primera vegada, s’ha descobert la capacitat dels embrions per eliminar infeccions, un fet que pot tenir una rellevància significativa en l’àmbit de la medicina reproductiva.
Eduard Torrents
Utilitzant tècniques de microscòpia d’última generació, la investigació mostra com les cèl·lules capturen bacteris Escherichia coli i Staphylococcus aureus mitjançant petites protuberàncies de la seva membrana, en les quals està implicada la proteïna Actina. “La nostra investigació demostra que, a l’inici del desenvolupament —abans de la implantació a l’úter i abans de la formació d’òrgans—, els embrions ja compten amb un sistema de defensa que els permet eliminar infeccions bacterianes “, apunta Esteban Hoijman, investigador de l’IBMB-CSIC i de l’IDIBELL, líder de la investigació. El primer autor del treball és Joan Roncero-Carol, investigador predoctoral al Laboratori de Bioimatge de Cèl·lules Embrionàries del CSIC-IDIBELL.
Aquest procés, explica la investigació, funciona com un mecanisme de fagocitosi, activa gens d’immunitat en aquestes cèl·lules, elimina els bacteris de forma eficaç i contribueix al correcte desenvolupament embrionari en cas d’infecció.
“Aquest sistema podria representar l’origen de la immunitat. L’estudi ens revela la primera interacció entre el nou organisme en formació i el seu microentorn biològic”, afegeix Hoijman, qui dirigeix el laboratori de Bioimatge de Cèl·lules Embrionàries.
El nostre equip va preparar les mostres per a la microscòpia de fluorescència, que ens va permetre demostrar que les cèl·lules del blastocist són capaces de fagocitar partícules externes i bacteris.
Marc Casals
Pel que fa a la participació de l’IBEC a l’estudi, des del grup d’Infeccions Bacterianes i Teràpies Antimicrobianes (BIAT) de l’institut, tant Núria Blanco Cabra com Eduard Torrents han participat en els experiments d’interacció entre embrions i bacteris patògens: “Aquest treball obre una nova via per entendre com l’embrió pot interaccionar amb els bacteris com a mecanisme de protecció. Per primera vegada, s’ha descobert la capacitat dels embrions per eliminar infeccions, un fet que pot tenir una rellevància significativa en l’àmbit de la medicina reproductiva”, diu Torrents.
D’altra banda, del grup de Bioenginyeria en Salut Reproductiva de l’IBEC, liderat per Samuel Ojosnegros, coautor de l’estudi, ha col·laborat en el treball amb el cultiu d’embrions per a la realització dels experiments: “Ens vam encarregar de l’hormonació, l’obtenció dels embrions i el seu cultiu fins a l’estadi de blastocist. També vam preparar les mostres per a la microscòpia de fluorescència, que ens va permetre demostrar que les cèl·lules del blastocist són capaces de fagocitar partícules externes i bacteris”, detalla Marc Casals, científic del grup i coautor de l’estudi.
La recerca ha comptat també amb la participació d’investigadors del Centre de Regulació Genòmica (CRG), de la Universitat Pompeu Fabra (UPF), de la Universitat de Barcelona (UB), de l’Hospital Universitari Dexeus i d’ICREA.
Prevenir malformacions i millorar teràpies reproductives
A l’inici del desenvolupament, els embrions estan exposats a múltiples canvis en el seu entorn que poden representar una amenaça, ja que encara no han desenvolupat el sistema immune que els protegeix.
Aquest treball podria ajudar-nos en el futur a millorar la fertilitat, prevenir malformacions embrionàries i desenvolupar noves teràpies reproductives
Esteban Hoijman
A l’úter, les infeccions tenen una alta incidència i estan associades a la infertilitat. No obstant això, fins ara es desconeixia com reacciona un embrió en trobar-se amb un bacteri. Aquest treball revela que les capacitats immunes d’un embrió comencen molt abans de l’existència dels glòbuls blancs, i “podria ajudar-nos en el futur a millorar la fertilitat, prevenir malformacions embrionàries i desenvolupar noves teràpies reproductives”, explica Esteban Hoijman.
En aquest sentit, la troballa també replanteja la necessitat, cada vegada més important, de conèixer amb més detall la població de bacteris que poden colonitzar l’úter, diferenciant les invasores (i possibles patògenes) de potencials bacteris residents que podrien tenir efectes beneficiosos per a la fisiologia reproductiva.
Article de referència:
Joan Roncero-Carol, June Olaizola-Muñoa, Begoña Arán, Loris Sebastiano Mularoni, Marta Miret Cuesta, Nuria Blanco-Cabra, Marc Casals, Mireia Rumbo, Miquel Sole Inarejos, Samuel Ojosnegros, Berta Alsina, Eduard Torrents, Anna Veiga, Manuel Irimia and Esteban Hoijman* Epithelial cells provide immunocompetence to the early embryo for bacterial clearance, Cell Host and Microbe (2025). DOI: 10.1016/j.chom.2025.05.025
