De un mundo a otro: miniórganos artificiales, grandes como la punta de un bolígrafo,
permiten estudiar procesos biológicos cruciales, comprender el comportamiento de las
enfermedades o analizar el efecto de ciertos medicamentos.

El futuro de las ciencias médicas está depositado, en gran parte, en unos órganos artificiales
miniaturizados que permiten estudiar procesos biológicos fundamentales, comprender el
comportamiento de las enfermedades o analizar el efecto de ciertos medicamentos. Esa
estructura multicelular tridimensional, que reproduce in vitro la microanatomía de un órgano,
representa uno de los mayores “avances científicos”, según escribió Kerry Grens, director de
la revista The Scientist.

Su entusiasmo inicial no resultó exagerado: nueve años después, los organoides
–modelos de órganos o miniórganos– representan una solución para responder al angustiante
déficit de donantes para los trasplantes, pero además admiten una gran espectro de
posibilidades para la investigación médica y farmacéutica.

Gracias a los avances en la tecnología de las células madre y la bioingeniería, los
científicos son ahora capaces de cultivar artificialmente una masa de células para crear
organoides con propiedades similares a las que poseen los órganos humanos. Concretamente,
los organoides son agregados o masas de células cultivadas en matrices tridimensionales (3D)
específicas con el fin de reproducir órganos en miniatura simplificados que conservan algunas
de las funciones fisiológicas de sus modelos originales. En algunos casos, pueden ser apenas
más grandes que la punta de un bolígrafo.

La manera más sencilla de “crear” un organoide in vitro consiste en reproducir su desarrollo
embrionario normal, dado que los órganos humanos están formados de diversos tipos
celulares organizados en capas o en redes como las piezas de un puzzle en tres dimensiones.
La “materia prima” proviene de una o varias células, de un tejido, de células madre
embrionarias o de células madre pluripotentes inducidas, que son capaces de auto organizarse
en cultivos 3D gracias a sus capacidades de autorrenovación o de diferenciación. Con el
aporte de las recientes evoluciones tecnológicas, los modelos de cultivo en 3D terminaron por
convertirse en una aproximación pertinente del entorno in vivo desde un punto de vista
fisiológico. El objetivo ahora reside en reducir las experiencias con animales vivos y mejorar
las condiciones de cultivo en 3D para desarrollar órganos en miniatura sobre una placa de
Petri.

Después de los años 2010, esas herramientas actúan –en la práctica– como exploradores
encargados de verificar el resultado de las teorías e investigaciones desarrolladas por la
fisiología y la medicina. En ese sentido, algunas experiencias permitieron lograr avances en
materia cerebral, cardíaca, hepática, pancreática, gástrica, renal, testicular, pulmonar,
tiroidiana e intestinal, entre otros.

Los dos avances más promisorios fueron realizados en 2008 por el equipo del instituto
Riken de Japón que dirige el biólogo Yoshiki Sasai y en 2009 por el laboratorio de Hans
Clevers, en el Hubrecht Institut de Holanda. Sasai fue el primero en reunir in vitro un córtex
cerebral en multicapas a partir de células madre humanas pluripotentes.

Esas estructuras en 3D, que reproducen todas las etapas humanas prenatales de la
evolución cerebral, ofrecen un modelo sin precedentes para el estudio del desarrollo
neurológico y –sobre todo– de las enfermedades neurodegenerativas. Con casi 15 años de
experiencia, es posible personalizar los organoides cerebrales para efectuar diagnósticos o
trabajar sobre ciertas terapias.

Actualmente se apela a organoides específicos del cerebro para estudiar disturbios del
espectro autístico y de la enfermedad de Parkinson o evaluar los tratamientos de trastornos
genéticos de almacenamiento lisosómico, como la enfermedad de Sandhoff.
Alysson Muotri y su equipo de investigadores de la Universidad de San Diego, en
California, llegaron a fabricar in vitro minicerebros que emiten las mismas ondas cerebrales
que un órgano de bebé prematuro. A su vez, el genetista Jay Gopalakrishnan, del Hospital
Univesitario de Düsseldorf, hizo una demostración espectacular cuando presentó un
cerebroide dotado de embriones de ojos.

Hans Clevers fue más lejos al demostrar que una sola célula madre intestinal LGR5-
positiva podía reproducir en cultivo una estructura y una diversidad celular similares a las
glándulas del intestino delgado y del colon. Ese hallazgo representó un progreso decisivo
porque abrió posibilidades de ser ulteriormente replicado a otros órganos.

Los equipos del Instituto Francés de Investigaciones Agronómicas (Inrae) trabajan
desde hace años con diferentes especies de mamíferos en el desarrollo de organoides
pulmonares para explorar nuevos enfoques terapéuticos antivirales o antimicrobianos.
Pero uno de los pasos más decisivos está en gestación en el Hospital Georges Pompidou
de París. El mismo grupo de investigadores que inventó el famoso corazón artificial estudia
ahora un miniórgano humano que reproduce todas las funciones primarias de un verdadero
corazón y permite analizar por ejemplo el desarrollo –muy frecuente– de cardiopatías en la
etapa fetal. Ese avance ofrece un abanico de posibilidades para que la investigación médica
pueda experimentar diversas terapias.

“La era de los organoides se abrió, concretamente, gracias a la capacidad intrínseca de las
células madres pluripotentes para autoorganizarse en condiciones de cultura in vitro 3D en
motivos tisulares altamente estructurados”, sintetiza el cardiocirujano argentino Juan Carlos
Chachques, coinventor del corazón artificial con el profesor Alain Carpentier, que durante
años dirigió el departamento de cirugía cardiovascular y trasplantes de órganos del Hospital
Georges Pompidou de París. “Los organoides son actualmente una herramienta esencial en
biología, medicina, así como para la industria farmacéutica”, precisa.

Prácticamente sumergido en su Laboratorio de Investigaciones Bioquirúrgicas, Chachques
trabaja desde hace tiempo en diversos modelos de organoides cardíacos. En los últimos años
buscó, por ejemplo, la forma de estimular la regeneración de miocardios dañados por un
infarto, recubriéndolos de patchs bioactivos creados in vitro a partir de nanofibras o células
madre inmovilizadas en colágeno o elastómeros (policaprolactona). Este procedimiento
facilita y mejora el famoso echarpe cardíaco que inventó hace unos 30 años para solucionar
una patología que hasta ese momento exigía una operación de cirugía mayor.

Chachques acuerda un interés esencial al futuro desarrollo de organoides cardíacos humanos
autoensamblados, que serán primordiales para la investigación cardíaca y el análisis de
malformaciones congénitas. Para comprender el origen de esas cardiopatías congénitas, la
investigación médica necesita tener acceso al material fetal, lo que puede incitar a algunos
investigadores a cruzar la línea amarilla de la bioética. Para evitar situaciones ambiguas, la
Universidad de Michigan creó recientemente un órgano cardíaco humano de dimensiones
reducidas, que reúne todas las funciones primarias de un verdadero corazón, que permite
estudiar en detalle el desarrollo fetal. La gran dificultad para profundizar el conocimiento de
esos trastornos reside en los obstáculos que existen por ahora para modelizar el corazón
humano. Los organoides cardíacos constituyen un método in vitro de modelización
particularmente eficaz. Generados por una sofisticada estrategia de señalización, son
comparables al corazón del feto humano. Ese procedimiento puede ser esencial para analizar
las malformaciones cardíacas congénitas inducidas por la diabetes pregestacional. Esos
resultados sugieren que las experiencias con organoides están abriendo las posibilidades más
promisorias de la ciencia del futuro.

Fuente: Carlos A. Mutto, especialista en inteligencia económica y periodista, para www.lanacion.com.ar

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