Hubo un tiempo en que la idea de desarrollar órganos en el laboratorio era materia de ciencia ficción. Hoy en día, la biología de células madre y la ingeniería de tejidos están convirtiendo la ficción en realidad con la llegada de los organoides: pequeños tejidos y órganos cultivados en laboratorio que son anatómicamente correctos y fisiológicamente funcionales.
El atractivo de los organoides es obvio. Básicamente, pueden proporcionarnos una producción bajo demanda de tejidos y miniórganos para la investigación médica y farmacéutica, sin tener que depender constantemente de los donantes. Y aunque ese objetivo aún puede estar muy lejos, poco a poco nos estamos acercando.
La Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL), en Suiza, ha estado involucrada en el desarrollo de organoides desde hace un tiempo, con el laboratorio de Matthias Lütolf en la Facultad de Ciencias de la Vida a la cabeza. Sólo este año, el grupo de Lütolf ha publicado artículos sobre la estandarización del crecimiento de organoides, la impresión de organoides en 3D y la producción de un mini-intestino funcional basado en organoides, un artículo innovador publicado en Nature que está liderando el camino en este campo.
Los organoides generalmente se cultivan para imitar tejidos y órganos adultos, pero aquí se ha utilizado otro enfoque
Ahora, el laboratorio de Lütolf ha producido con éxito un organoide de corazón de ratón en sus primeras etapas embrionarias. El proyecto fue dirigido por Giuliana Rossi, investigadora postdoctoral del laboratorio de Lütolf, y publicado en la revista Cell Stem Cell.
Los investigadores cultivaron sus organoides a partir de células madre embrionarias de ratón que, en las condiciones adecuadas, pueden autoorganizarse en estructuras que «imitan aspectos de la arquitectura, la composición celular y la función de los tejidos que se encuentran en órganos reales«, como aseguran los investigadores en el artículo. Colocadas en cultivo celular en condiciones específicas, las células madre embrionarias forman un agregado tridimensional llamado «gastruloide», que puede seguir las etapas de desarrollo del embrión de ratón.
La idea detrás de este estudio es que el gastruloide de ratón se puede utilizar para imitar las primeras etapas del desarrollo del corazón en el embrión. Este es un uso bastante inexplorado de los organoides, que generalmente se cultivan para imitar tejidos y órganos adultos. Pero hay tres características de los gastruloides de ratón que los convierten en una plantilla adecuada para imitar el desarrollo embrionario: establecen un plan corporal como los embriones reales y muestran patrones de expresión génica similares. Y cuando se trata del corazón, que es el primer órgano que se forma y funciona en el embrión, el gastruloide del ratón también preserva importantes interacciones tejido-tejido que son necesarias para hacer crecer uno.
Armados con esto, los investigadores expusieron las células madre embrionarias de ratón a un «cóctel» de tres factores conocidos por promover el crecimiento del corazón. Después de 168 horas, los gastruloides resultantes mostraron signos de desarrollo cardíaco temprano: expresaron varios genes que regulan el desarrollo cardiovascular en el embrión, e incluso generaron lo que se asemeja a una red vascular.
Pero lo que es más importante, los investigadores encontraron que los gastruloides desarrollaron lo que ellos llaman un «dominio en forma de media luna cardíaca anterior«. Esta estructura produjo un tejido cardíaco que late, similar al corazón embrionario. Y al igual que las células musculares del corazón embrionario, el compartimento de los latidos también era sensible a los iones de calcio.
Al abrir una dimensión completamente nueva a los organoides, el trabajo innovador muestra que también se pueden usar para imitar etapas embrionarias de desarrollo. «Una de las ventajas de los organoides embrionarios es que, a través del desarrollo conjunto de múltiples tejidos, conservan interacciones cruciales que son necesarias para la organogénesis embrionaria«, afirma Giuliana Rossi. «Las células cardíacas emergentes quedan así expuestas a un contexto similar al que encuentran en el embrión«.
Fuente: Cell Stem Cell.
