Cada vez es más larga la lista de organoides que se están cultivando en laboratorios de todo el mundo para comprender mejor la biología humana, diseñar nuevos tratamientos, explorar el avance de enfermedades tan complejas como la ELA o hacer avanzar la medicina regenerativa.
Los miniórganos son diminutas masas de tejido tridimensionales y generadas a partir del cultivo de células madre. Los últimos en llegar son los estómagos de laboratorio más avanzados del mundo, compuestos por 3 tipos de células que les permiten contraerse y producir ácido.
El avance es responsabilidad de un grupo de científicos del Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati: sus organoides estomacales son los más complejos jamás desarrollados, con habilidades más cercanas a los estómagos naturales.
El equipo comenzó con células madre pluripotentes humanas, que pueden inducirse a convertirse en una variedad de otras células del cuerpo. Los investigadores los transformaron en las 3 capas germinales primarias necesarias para el desarrollo normal del estómago: precursores neurogliales entéricos, mesenquimales y epiteliales.
“A partir de estos, generamos tejido estomacal que contenía glándulas productoras de ácido, rodeadas por capas de músculo liso que contienen neuronas entéricas funcionales que controlaban las contracciones del tejido estomacal antral diseñado”, explica Alexandra Eicher, autora principal del estudio.
Se trata de un avance en medicina regenerativa que va más allá y puede aplicarse a la réplica de otros órganos: el enfoque servirá para versiones más complejas de otros órganos cultivados en laboratorio.
«Este avance en la ingeniería de tejidos es importante porque ahora podemos ensamblar tejidos de órganos complejos a partir de componentes derivados por separado, similar a un enfoque de línea de ensamblaje», dice James Wells, otro de los autores.
Después de los 30 días de desarrollo, el siguiente paso consistió en trasplantar los organoides estomacales a ratones.
Con más espacio biológico y alimentados por flujo sanguíneo, los estómagos crecieron 1.000 veces más que en el cultivo celular de laboratorio, llegando a desarrollar otras funciones como la glándula de Brunner, que secreta una solución alcalina que protege al duodeno de la acidez del contenido del estómago.
Tal y como explican en el comunicado, el equipo también descubrió que todos estos componentes individuales son necesarios para generar tejido del estómago con la complejidad y función adecuadas. Por ejemplo, si no agregaban los nervios durante el proceso de ensamblaje, las glándulas del estómago y el músculo no se formaban correctamente.
Además de demostrar un enfoque de tres capas para desarrollar organoides del estómago, el equipo también aplicó un enfoque similar para hacer un organoide esofágico más sofisticado.
La investigación ha sido publicada en la revista Cell Stem Cell.
Aplicaciones de los estómagos cultivados en laboratorio
Se trata de un avance crucial para estudiar las variaciones genéticas y otras disfunciones de la señalización celular que contribuyen a las enfermedades gástricas, además de una plataforma esencial para estudiar los tratamientos.
Existe otro impacto a gran escala: el futuro desarrollo de tejido organoide adecuado para trasplantes.
“Dado que esta tecnología es ampliamente traducible a otros órganos, es posible que el tejido modificado pueda ser una fuente de material para reconstruir elementos del tracto gastrointestinal superior que están dañados por trastornos congénitos o lesiones agudas”, anota Wells.
Los siguientes pasos comprenden expandir esta línea de investigación más allá de los ratones. «Necesitaríamos una forma de hacer crecer organoides más grandes sin un anfitrión. Esto requeriría una manera de imitar el intercambio activo de nutrientes y gases in vitro».
Hasta la fecha prácticamente podría crearse un mini-humano completo a partir de todos los organoides desarrollados en el laboratorio: la comunidad científica ha logrado que crezcan réplicas en miniatura de cerebros, pulmones, corazones, riñones, hígados, páncreas, vasos sanguíneos y estómagos.
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