Fabrican el primer sistema funcional de tres organoides humanos: hígado, páncreas y tracto biliar

Los organoides, desarrollados a partir de células madre, son pequeñas formaciones en 3D de tejido humano que realizan las funciones de múltiples tipos de células que se encuentran en órganos de tamaño completo. Los expertos en organoides ya habían desarrollado intestinos que presentan vellosidades que absorben nutrientes y organoides estomacales que producen ácidos digestivos.

Por sí mismos, los organoides humanos ya proporcionan una herramienta sofisticada para la investigación. Pero este avance permite estudiar cómo funcionan los tejidos humanos en conjunto. Este gran paso adelante podría comenzar a reducir la necesidad de estudios de medicamentos basados en animales, acelerar bruscamente el concepto de medicina de precisión y algún día conducir a tejidos trasplantables cultivados en laboratorios.

«La conectividad es la parte más importante de esto -señala Takebe-. Lo que hemos hecho es diseñar un método para producir tejidos en la etapa de formación previa a los órganos para que puedan desarrollarse de forma natural. Estamos maximizando nuestra capacidad para fabricar múltiples órganos de manera muy parecida a como lo hace el cuerpo», asegura Takebe.

Para lograr este sistema, Takebe trabajó durante muchas horas con colegas de Cincinnati Children's, incluido el primer autor Hiroyuki Koike. Comenzaron con células de la piel humana, convirtiéndolas de nuevo en células madre primitivas, luego guiando y empujando esas células madre para formar dos «esferoides» de células en una etapa muy temprana, denominadas intestino anterior y el intestino medio.

Dichas bolas de células se forman en lasa fases iniciales del desarrollo embrionario. En humanos, en el primer mes de gestación, y en ratones en solo 8,5 días. Con el tiempo, estas esferas se fusionan y se transforman en los órganos que, eventualmente, se convierten en el tracto digestivo.

Una vez que fueron lo suficientemente maduros, se ubucaron los esferoides uno al lado del otro en un plato de laboratorio especial. Las células se suspendieron en un gel que se usa comúnmente para apoyar el crecimiento de organoides, luego se colocaron sobre una membrana delgada que cubría un lote cuidadosamente mezclado de medio de crecimiento. « A partir de ese momento, las células sabían qué hacer », señala Takebe.

A continuación, las células de cada esferoide comenzaron a transformarse al encontrarse en el límite entre los dos. Se convirtieron en células más especializadas que podían verse cambiando de color gracias a las etiquetas químicas que el equipo de laboratorio había adherido a las células.

Pronto, las esferas cambiantes y fusionadas brotaron en ramas que condujeron a nuevos grupos de células que pertenecían a órganos específicos. Durante un período de 70 días, estas células continuaron multiplicándose en tipos de células más refinados y distintos. Finalmente, los mini organoides comenzaron a procesar los ácidos biliares como si estuvieran digiriendo y filtrando alimentos.

Para Aaron Zorn, Director del Centro de Medicina de Células Madre y Organoides (CuSTOM) del citado centro, este avance será útil de múltiples maneras. «El verdadero avance aquí fue poder crear un sistema de órganos integrado; desde una perspectiva de investigación, esta es una oportunidad sin precedentes para estudiar el desarrollo humano normal».

Ahora, para desarrollar tejidos de órganos lo suficientemente grandes como para ser útiles en el trasplante humano, Takebe dice que se necesita más trabajo.

«Pero para fines de investigación y diagnóstico, este descubrimiento puede tener implicaciones más inmediatas»

Por ejemplo, la medicina de precisión, se está comenzando a usar datos genómicos y otra información para determinar exactamente qué tratamientos funcionarían mejor para pacientes con enfermedades graves , a qué dosis y con la menor cantidad posible de efectos secundarios.

Así, comentan, un 'intestino' vivo de múltiples órganos proporcionaría a los científicos una herramienta poderosa para estudiar exactamente cómo las variaciones genéticas y otros factores afectan el desarrollo de los órganos durante el embarazo, y para desarrollar medicamentos mejor dirigidos para tratar afecciones después del nacimiento de los bebés.