Identificadas las bases genéticas y moleculares del desarrollo fetal del hígado en humanos, que ahora podrán aplicarse para producir hígados ‘artificiales’ totalmente funcionales.
Imagen por microscopía de un organoide hepático en el tercer día de desarrollo.
El pasado año se realizaron en nuestro país un total de 1.159 trasplantes hepáticos. Una intervención que, a día de hoy, se presenta como la única opción para salvar las vidas de los pacientes con una enfermedad hepática terminal. El problema es que, si bien España es el líder mundial incontestable –desde hace ya 25 años– en materia de donación y trasplante, el número de donantes siempre será limitado. Más aún en el resto de países. Entonces, ¿qué se puede hacer? Pues acudir a otras fuentes potenciales de órganos, caso muy especialmente de la medicina regenerativa. Y es que, cuando menos en teoría, las células madre pueden convertirse en cualquier célula de cualquier tejido y, por ende, suponen una fuente inagotable de nuevos órganos para trasplante. El problema es que aún no se ha logrado replicar lo que sucede en la Naturaleza, por lo que los órganos creados artificialmente no son, por el momento, viables. De ahí la importancia de un nuevo estudio dirigido por investigadores del Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati (EE.UU.), en el que se identifican las bases genéticas y moleculares del desarrollo fetal del hígado en humanos y, por tanto, abre la puerta a la producción de hígados ‘artificiales’ totalmente funcionales.
Como explica Takanori Takebe, director de esta investigación publicada en la revista «Nature», «la capacidad de crear hígados y tejidos hepáticos trasplantables mediante técnicas de bioingeniería supondría un gran beneficio para todas aquellas personas que padecen enfermedades hepáticas y necesitan tratamientos innovadores para salvar sus vidas. Nuestros resultados nos ofrecen un conocimiento nuevo y detallado de cómo las células hepáticas en desarrollo se comunican entre sí y, por tanto, muestran que podemos producir hígados que se parezcan de forma muy notable a los que forman las células fetales durante el desarrollo embrionario».
En el estudio, los autores emplearon técnicas de secuenciación de ARN de células individuales –o de ‘célula única’– para ver los cambios que se producían en cada célula cuando estas se combinaban en un microambiente tridimensional. Y es que es en los modelos tridimensionales –como un ‘organoide’, esto es, una estructura que imita lo que sucede en un órgano–, que no en los bidimensionales –como una placa de laboratorio–, donde se puede ver cómo se comunican entre sí los distintos tipos de células –en el caso del hígado, las células vasculares, las células conjuntivas y las células hepáticas.
En primer lugar, los autores fueron capaces de identificar los factores de transcripción –esto es, las proteínas que le dicen al ADN qué gen expresar y cuándo– y las señales moleculares y receptores activados por cada célula antes y después de unirse para formar un tejido hepático. Y como refiere Takanori Takebe, «observamos un cambio radical en las conversaciones genéticas y moleculares entre las células, así como la forma en que estas células se comportaron cuando se desarrollaron juntas en un microambiente tridimensional».
En segundo lugar, los autores pudieron comparar lo que sucedía en las células de, por una parte, sus organoides hepáticos creados a partir de células madre y, por otra, los hígados adultos y embrionarios. Y lo que vieron es que sus ‘mini-hígados artificiales’ tenían unos perfiles genéticos y moleculares muy parecidos a los que se encuentran en los órganos ‘naturales’.
Como indica Barbara Treutlein, co-autora de la investigación, «nuestros resultados revelan, en una resolución exquisita, que las conversaciones que tienen lugar entre los distintos tipos de células cambian estas células en una forma que imita estrechamente lo que sucede durante el desarrollo embrionario. Todavía tenemos mucho que aprender sobre la mejor manera posible de generar tejidos hepáticos humanos totalmente funcionales en una placa de laboratorio. Pero este es sin duda un gran paso en esta dirección».
Para crear un órgano, ya sea natural o artificial, es necesario que las células expresen los genes correctos en el momento preciso. Y como reconocen los autores, la expresión genética que tiene lugar durante el desarrollo de sus organoides hepáticos no cuadra exactamente con lo observado durante el crecimiento fetal de los hígados humanos. Una falta de sincronización que, según los propios investigadores, podría explicarse por las notables diferencias existentes entre los microambientes de sus organoides artificiales –una placa de laboratorio– y los hígados ‘naturales’ –un organismo vivo.
Sea como fuere, concluye Takanori Takebe, «los nuevos datos genéticos y moleculares descubiertos en nuestro estudio se emplearán en el futuro para mejorar los organoides hepáticos y replicar de forma precisa la diferenciación de los distintos tipos de células que tiene lugar durante el desarrollo fetal humano».
