Las células madre pluripotentes (iPS) pueden diferenciarse en cualquier tipo celular del organismo, permitiendo (en teoría) que sean aprovechadas para crear órganos y tejidos sanos capaces de reemplazar a aquellos dañados por una lesión o enfermedad, o simplemente, por el paso de los años.
Recientemente se han dado pasos agigantados en esta dirección, gracias al desarrollo de distintos ‘organoides’ –estructuras tridimensionales que imitan las funciones de un órgano– a partir de células madre humanas. Entre ellos podemos mencionar ‘mini-retinas’, ‘mini-estómagos’ o ‘mini-hígados’. A estos avances se suma, como lo dio a conocer un estudio 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 estudiar con mayor precisión las enfermedades del tramo final del tracto gastrointestinal y, a futuro, crear tejidos sanos para su trasplante. El trabajo se publicó en la revista Cell Stem Cell
De acuerdo con James Wells, director de la investigación, “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 ya habían adquirido experiencia en la generación de organoides partiendo de iPS humanas. En 2009 por ejemplo, lograron desarrollar un ‘mini-intestino’ en fase embrionaria con un sistema nervioso funcional y dos de las regiones —el antro y el fundus— que se localizan en el estómago humano. No obstante, parece que la creación de un ‘mini-intestino’ o de cualquier otra región del tracto gastrointestinal es menos complicada si se compara con un ‘mini-colon’. Esto porque, 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 primera instancia, los científicos recurrieron a tejidos de modelos animales —ratones y ranas— y humanos para identificar las señales moleculares que propician el desarrollo embrionario del intestino posterior, es decir, la región en donde se forma todo el intestino delgado —incluido el colon—. Con ello, observaron que la proteína SATB2 —una proteína ligante de ADN que promueve la organización estructural de los cromosomas en los núcleos celulares— coordina todo este proceso, tanto en animales como en humanos.
En segundo lugar, se dieron cuenta de que el factor de crecimiento denominado proteína morfogénica ósea (BMP) es indispensable para que SATB2 realice su función y ayude a las iPS a diferenciarse y desarrollar los tejidos que forman el intestino posterior. Tras saber esto, añadieron la BMP a los cultivos de iPS durante tres días, dando lugar a la activación de un grupo de genes denominados HOX, los cuales regulan todo el desarrollo embrionario del organismo —desde los dedos de los pies hasta la cabeza—. En síntesis, se comprobó que la adición de SATB2 y BMP es clave para inducir a las iPS a que formen un ‘mini-colon’ funcional. Las interrogantes aquí son: ¿De verdad es funcional? ¿Actúa como lo haría un colon humano generado naturalmente?
Para responder estas cuestiones, los investigadores trasplantaron los nuevos organoides en las cápsulas renales de ratones que fueron sometidos a un estado de inmunosupresión —su sistema inmune fue ‘apagado’ para que no se produjera un rechazo del trasplante—. Así, descubrieron que una vez colocados en los animales, los organoides asumieron la forma, estructura y características celulares y moleculares del colon humano.
Esperando que el procedimiento posibilite a futuro el desarrollo de colones completamente funcionales para su trasplante, los organoides fungen como un parteaguas en la investigación de patologías de la última región del tracto gastrointestinal.
Según Jorge Munera, coautor del estudio, “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”.
Cabe destacar que los nuevos organoides del colon también podrían usarse como plataforma para probar nuevos fármacos antes de que sean utilizados en los ensayos clínicos, ya que la mayoría de los fármacos orales son absorbidos en el organismo a través del intestino.
Vía: Agencia ID
Imagen: www.conganat.org
