Consiguen desarrollar un corazón en miniatura a partir de células madre

Imagina que un día tu corazón empezara a fallar. O tu páncreas. O tu hígado. Y que pronto, quizá, necesitaras uno nuevo. Ahora imagina que, en vez de entrar en una larga lista de espera a la aparición de un donante, pudieran extraer directamente de tu médula ósea las células madre necesarias para, a partir de estas, formar un órgano completamente nuevo y compatible que sustituya al que está dejando de funcionar. Francamente, parece ciencia ficción. Sin embargo, ficción aparte, la ciencia está dando los pasos correctos en esta dirección con la llegada de los organoides: pequeños tejidos y órganos cultivados en el laboratorio que son anatómicamente correctos y fisiológicamente funcionales.

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El atractivo de los organoides es obvio. Básicamente, pueden proporcionarnos una producción bajo demanda de tejidos y mini órganos para la investigación médica y farmacéutica sin tener que depender constantemente de los donantes. Y aunque ese momento aún puede estar muy lejos, se trata de un objetivo al que poco a poco nos estamos acercando tal y como ha informado esta semana la Escuela Politécnica de Lausanne en un artículo titulado Capturing Cardiogenesis in Gastruloidspublicado en la revista especializada Cell Stem Cell.

En este sentido, el laboratorio del doctor Matthias Lütolf, a la vanguardia de este joven campo de investigación, ha publicado solo este año varios artículos sobre la estandarización del crecimiento de organoides, la impresión de organoides en 3D y la producción de un mini intestino funcional a base de organoides: esto último recogido en un innovador artículo que publicado en Nature está liderando el camino destinado a revolucionar la disciplina.

Un corazón de ratón en miniatura

Sin embargo, por lo que hoy el laboratorio de Lütolf es noticia, es por haber producido con éxito un organoide que imita el corazón de un ratón en sus primeras etapas embrionarias. Para ello, el equipo dirigido por Giuliana Rossi cultivó sus organoides a partir de células madre embrionarias de un ratón en las condiciones adecuadas, descubriendo que: “estas pueden autoorganizarse en estructuras que imitan los aspectos de la arquitectura, la composición celular y la función de los tejidos que se encuentran en órganos reales” según explican los investigadores en el paper. Y es que, colocadas en un cultivo celular y en condiciones específicas, las células madre embrionarias forman un agregado tridimensional llamado gastruloide, que puede seguir las etapas de desarrollo embrionario de un ratón.

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Los gastruloides son embriones creados a partir de células madre. La idea principal detrás del estudio se fundamentaba en que el gastruloide de ratón se podía utilizar para imitar las primeras etapas del desarrollo del corazón en el embrión. Se trataba esta de una aplicación bastante inexplorada en el campo de la células madre que no obstante si que había sido empleada en la imitación de tejidos y órganos adultos.

Así, hay tres características de los gastruloides de ratón que los convierten en una plantilla adecuada para imitar el desarrollo embrionario: una es que establecen un plan corporal como los embriones reales; otra es que muestran patrones de expresión génica similares. Y en tercer lugar, 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 un órgano funcional.

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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, dichos 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 con una capacidad de latir 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, responsables de la contracción muscular.

Este trabajo innovador abre una nueva dimensión en el estudio de los organoides y muestra que estos también se pueden emplear 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», explica Rossi. «Las células cardíacas emergentes quedan así expuestas a un contexto similar al que encuentran en el embrión». Estos nuevos hallazgos podrían ser la plataforma ideal y servir como una excelente herramienta para estudiar el desarrollo del corazón con un nivel de detalle y un rendimiento sin precedentes. La investigación de Rossi establece los que quizá son algunos de los pasos correctos en la dirección adecuada para un día poder disponer de órganos a la carta a partir de células madre, ya que hasta hace muy poco la fabricación de organoides no se asimilaba lo suficiente a sus análogos reales o contaban con una vida corta y una función errática.

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