Los nuevos organoides posibilitan un estudio mucho más preciso de las enfermedades del colon y facilitarán en el futuro el desarrollo de tejidos y órganos para el trasplante.
Imagen por microscopía confocal de un 'mini-colon' derivado de iPS humanas.
Las células madre pluripotentes (iPS) tienen la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo de célula del organismo, por lo que, cuando menos en teoría, pueden ser utilizadas para crear órganos y tejidos sanos con los que reemplazar a aquellos deteriorados por una lesión o enfermedad o, simplemente, por el paso de los años. Tal es así que las terapias con células madre podrían suponer el futuro de la medicina regenerativa, cuando no de la medicina en general. Un futuro, además, que podría encontrarse a la vuelta de la esquina. Y es que en los últimos años se han dado pasos agigantados en esta dirección con el desarrollo de distintos ‘organoides’ –esto es, de estructuras tridimensionales que imitan lo que sucede en un órgano– a partir de células madre humanas, caso entre otros de ‘mini-retinas’, ‘mini-estómagos’ o ‘mini-hígados’. Unos avances a los que se suma, como muestra un estudio dirigido por investigadores del Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati (EE.UU.), la ‘creación’ de un colon embrionario –o ‘mini-colon’– derivado de iPS humanas, lo que permitirá un estudio mucho más preciso de las patologías del tramo final del tracto gastrointestinal y, en el futuro, el desarrollo de tejidos sanos para su trasplante.
Como explica James Wells, director de esta investigación publicada en la revista «Cell Stem Cell», «las enfermedades que afectan a esta región del tracto gastrointestinal son altamente prevalentes, caso de la colitis, del cáncer de colon o del síndrome del intestino irritable. Hasta ahora, la manera en la que hemos podido estudiar estas enfermedades ha estado ciertamente limitada dado que, entre otros aspectos, los modelos animales como los ratones no recrean de forma precisa los procesos que tienen lugar en el tracto gastrointestinal en las enfermedades humanas. Así, este nuevo sistema posibilita una recreación muy efectiva de las patologías y el desarrollo en humanos».
Los autores del nuevo trabajo ya tenían experiencia en la generación de organoides a partir de iPS humanas. De hecho, en 2009 ya fueron capaces de crear un ‘mini-intestino’ en fase embrionaria con un sistema nervioso funcional y dos de las regiones –el antro y el fundus– que se encuentran en el estómago humano. Sin embargo, parece que el desarrollo de un ‘mini-intestino’ o de cualquier otra región del tracto gastrointestinal es muy fácil cuando se compara con un ‘mini-colon’. Y es que hasta ahora no se sabía nada sobre los procesos genéticos y moleculares que inducen a las iPS a diferenciarse y unirse para formar un organoide colónico funcional.
En primer lugar, los autores recurrieron a tejidos de modelos animales –ratones y ranas– y humanos para identificar las señales moleculares que orquestan el desarrollo embrionario del intestino posterior, esto es, la región a partir de la cual se forma todo el intestino delgado –incluido el colon–. Y lo que vieron es que la proteína SATB2 –una proteína ligante de ADN que facilita la organización estructural de los cromosomas en los núcleos celulares– es la responsable de coordinar todo este proceso tanto en los animales como en humanos.
En segundo lugar, observaron que el factor de crecimiento denominado ‘proteína morfogénica ósea’ (BMP) es totalmente necesario para que la SATB2 lleve a cabo su función y ‘empuje’ a las iPS a diferenciarse y desarrollar los tejidos que darán lugar al intestino posterior. Así, lo que hicieron fue añadir este BMP a los cultivos de iPS durante tres días, lo que provocó la activación de un grupo de genes que, denominados ‘HOX’, regulan todo el desarrollo embrionario del organismo –desde los dedos de los pies hasta la cabeza–. En definitiva, la adición de SATB2 y de BMP es la clave para convencer a las iPS para que formen un ‘mini-colon’ funcional. Pero, ¿es realmente funcional? Es decir, ¿actúa como lo haría un colon humano generado de forma natural?
Para responder a esta pregunta, los autores trasplantaron los nuevos organoides en las cápsulas renales de ratones a los que habían sometido a un estado de inmunosupresión –o lo que es lo mismo, a los que habían ‘apagado’ su sistema inmune para que no se produjera un rechazo del trasplante–. Y lo que vieron es que, una vez en los animales, los organoides asumieron la forma, estructura y características celulares y moleculares del colon humano.
En definitiva, y en espera de que el procedimiento posibilite en el futuro el desarrollo de colones –que no simples ‘mini-colones’– para su trasplante, los organoides abren una nueva etapa en la investigación de las enfermedades de la última región del tracto gastrointestinal.
Como indica Jorge Munera, co-autor de la investigación, «al exponer a estos organoides a los desencadenantes inflamatorios, podremos conocer cómo las capas celulares del colon y las células sobre las que se disponen cooperan para responder a la inflamación. Un estudio que podría ser muy relevante para los pacientes con enfermedad de Crohn o colitis ulcerosa. Y dado que la flora intestinal se concentra mayoritariamente en el colon, los organoides también podrían utilizarse para recrear el microbioma humano tanto en la salud como en la enfermedad».
Es más; como apuntan los autores, los nuevos organoides del colon también podrían utilizarse como plataforma para probar nuevos fármacos antes de que sean utilizados en los ensayos clínicos. Y es que como recuerda James Wells, «la mayoría de los fármacos orales son absorbidos en el organismo a través del intestino».
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