Fabrican minipulmones en 3D en el laboratorio a partir de células humanas

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Los primeros mini-pulmones en 3D de laboratorio ya son una realidad. Así lo explican en la revista «eLife» un equipo de la Universidad de Michigan Medical School (EE.UU.) donde presentan un sistema para generar estructuras 3D de organoides pulmonares humanos que imitan la estructura y la complejidad de los pulmones humanos. En concreto, los científicos han fabricado estructuras de cultivo muy similares tanto a las grandes vías respiratorias o sacos pulmonares bronquios como a las pequeñas o alvéolos.

«Los mini pulmones pueden imitar las respuestas de los tejidos reales y serán un buen modelo para estudiar cómo se forman los órganos, cómo cambian con la enfermedad y cómo podrían responder a los nuevos fármacos», señala el autor del estudio Jason Spence. Los minipulmones se unen así a otros organoides que sirven como modelos del estómago, cerebro, hígado y el intestino humano.

A pesar de los miniórganos se han desarrollado en el laboratorio, en un plato, y carecen de varios componentes del pulmón humano, incluyendo los vasos sanguíneos, un componente crítico de intercambio de gases durante la respiración, los investigadores creen que los organoides pueden servir como una herramienta para avanzar en futuras innovaciones clínicas.

Mejor en 3-D

Hasta ahora los científicos han estudiado el comportamiento celular tradicionalmente en el laboratorio pero en 2-D, donde las células se cultivan en capas delgadas sobre platos de cultivo celular. Pero la mayoría de las células del cuerpo habitan en un entorno tridimensional al formar parte de tejidos y órganos complejos.

Para fabricar estos organoides, los investigadores del laboratorio de Spence Lab y sus colegas de la Universidad de California-San Francisco, Hospital Infantil de Cincinnati, Hospital Infantil de Seattle y la Universidad de Washington, manipularon varias de las vías de señalización que controlan la formación de órganos.

En primer lugar, explican, reprogramaron las células madre para formar un tipo de tejido, llamado endodermo, que se encuentra en embriones tempranos y da lugar a los pulmones, el hígado y otros órganos internos. De esta forma, los científicos activaron dos vías de desarrollo importantes que se sabe que promueven el tejido que forma endodermo tridimensional. Y, al mismo tiempo, inhibieron otras dos vías de desarrollo clave para que el endodermo se convirtiera en el tejido que se asemeja al de pulmón temprano presente en los embriones.

El siguiente reto era hacer que estas estructuras se expandieran y se desarrollaran en el tejido pulmonar. Para ello, expusieron las células a proteínas implicadas en el desarrollo del pulmón. Los organoides pulmonares resultantes sobrevivieron en el laboratorio durante más de 100 días.