Un nuevo estudio, publicado en la revista científica Nature Medicine, abre una novedosa vía para el diseño de organoides humanos. Por primera vez, investigadores de la University College London y el Great Ormond Street Hospital (GOCH), han cultivado este tipo de modelos celulares complejos a partir de células madre humanas recogidas durante el embarazo. Estos ‘miniórganos’ retienen información biológica del bebé antes de que nazca, lo que tendría numerosos beneficios médicos y aportaría importantes conocimientos para la investigación.
Hasta la fecha el aislamiento de células madre fetales específicas de tejido y la derivación de organoides primarios se limitaba a muestras obtenidas tras la interrupción de embarazos, lo que dificultaba la investigación prenatal del desarrollo fetal y las enfermedades congénitas.
Ahora, este nuevo avance podría facilitar el estudio sobre cómo funcionan los órganos tanto cuando están sanos como cuando se ven afectados por una enfermedad. En concreto, los investigadores sugieren que estos organoides de células madre facilitarán el seguimiento del desarrollo fetal al final del embarazo, modelando la progresión de la enfermedad y probando nuevos tratamientos para algunas enfermedades, como la hernia diafragmática congénita (CDH).
Dificultades en la obtención de células madre
Existen restricciones a la hora de extraer este tipo de material, ya que las regulaciones restringen cuándo se pueden obtener muestras fetales. En este caso, en Reino Unido esto se puede realizar hasta 22 semanas después de la concepción, el límite legal para la interrupción de un embarazo, pero en países como Estados Unidos el muestreo fetal es ilegal, según apuntan desde la UCL.
Esto había dificultado y limitado a utilidad de los organoides para estudiar el desarrollo humano normal después de las 22 semanas, así como las enfermedades congénitas en un punto en el que todavía puede haber una oportunidad de tratarlas. En este sentido, los investigadores plantearon la hipótesis de que podría ser posible cultivar organoides a partir de células madre que hayan pasado al líquido amniótico, que rodea al niño en el útero y lo protege durante el embarazo. Como el feto no sería tocado durante el proceso de recolección, se superarían las restricciones de muestreo y las células portarían la misma información biológica que el embrión.
Líquido amniótico
El líquido amniótico (FA, por sus siglas en inglés) es una fuente de células de múltiples órganos durante el desarrollo embrionario. En el estudio se utilizó un análisis unicelular y se caracterizaron las identidades celulares presentes en la FA humana. Tras esto se identificaron y aislaron células madre/progenitoras epiteliales viables de origen gastrointestinal, renal y pulmonar fetal.
Tras realizar el cultivo, estas células formaron organoides epiteliales clonales y manifestaron identidad en el intestino delgado, los túbulos renales y los pulmones. Los organoides exhibieron transcriptómica, expresión de proteínas y características funcionales de su tejido de origen.
“Los organoides que creamos a partir de células de líquido amniótico exhiben muchas de las funciones de los tejidos que representan, incluida la expresión de genes y proteínas”, explica Mattia Gerli, primer autor del estudio de UCL Surgery & Interventional Science. “Nos permitirán estudiar lo que sucede durante el desarrollo tanto en la salud como en la enfermedad, algo que antes no había sido posible. Sabemos muy poco sobre el embarazo humano en etapas avanzadas, por lo que es emocionante abrir nuevas áreas de la medicina prenatal”, añade.
Organoides en el tratamiento
Para evaluar cómo podrían utilizarse los organoides en el tratamiento de enfermedades congénitas, el equipo colaboró con investigadores de la Universidad Católica de Lovaina (Bélgica) para estudiar el desarrollo de bebés con HCD, una enfermedad en la que un orificio en el diafragma hace que órganos como el intestino y el hígado se desplacen hacia el tórax, ejerciendo presión sobre los pulmones e impidiendo un crecimiento sano.
Los organoides de bebés con HDC antes y después del tratamiento se compararon con organoides de bebés sanos para estudiar las características biológicas de cada grupo. Los investigadores observaron diferencias significativas en el desarrollo entre los organoides sanos y los de los bebés con HDC antes y después del tratamiento. Pero los organoides del grupo HDC postratamiento eran mucho más parecidos a los sanos, lo que proporciona una estimación de la eficacia del tratamiento a nivel celular.
«Esta es la primera vez que hemos podido realizar una evaluación funcional de la condición congénita de un niño antes del nacimiento, lo que supone un gran paso adelante para la medicina prenatal. El diagnóstico normalmente se basa en imágenes como la ecografía o la resonancia magnética y análisis genéticos”, señala Paolo de Coppi, autor principal del estudio del Instituto de Salud Infantil Great Ormond Street de la UCL y el Hospital Great Ormond Street. “La capacidad de estudiar organoides prenatales funcionales es el primer paso para poder ofrecer un pronóstico más detallado y, con suerte, proporcionar tratamientos más efectivos en el futuro”, concluye.
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