Mini¨®rganos humanos: miniaturas repletas de posibilidades m¨¦dicas

La creaci¨®n de ¨®rganos humanos completos y funcionales para trasplantes es uno de los objetivos m¨¢s ambiciosos de la medicina regenerativa. No obstante, a¨²n no sabemos si ser¨¢ posible y, en caso de serlo, no lo veremos en un futuro pr¨®ximo. De todas formas, a menudo, para afrontar los grandes retos m¨¦dicos hay que empezar por dar peque?os pasos. Los organoides o mini¨®rganos humanos, versiones en miniatura de nuestros ¨®rganos creados en el laboratorio, son precisamente los avances iniciales en esta apasionante carrera cient¨ªfica y ya est¨¢n siendo de utilidad para la ciencia m¨¦dica.

Estos elementos biol¨®gicos en 3D compuestos por m¨²ltiples tipos celulares pueden crearse a partir de diferentes tipos de c¨¦lulas madre y de c¨¦lulas ya diferenciadas. Sin embargo, son las c¨¦lulas madre pluripotentes las que m¨¢s se usan en la actualidad debido a su gran capacidad para multiplicarse indefinidamente y diferenciarse a pr¨¢cticamente cualquier tipo celular de cualquier tejido. Adem¨¢s, poseen tambi¨¦n una habilidad muy especial y es que, bajo las condiciones adecuadas, estas c¨¦lulas madre son capaces de autoorganizarse por s¨ª solas y simular, hasta cierto punto, la arquitectura y la funcionalidad de diferentes ¨®rganos.

En la actualidad, los mini¨®rganos son un paso intermedio entre los experimentos con los convencionales cultivos celulares en 2D y los experimentos con animales, con sus respectivas ventajas y desventajas. As¨ª, a diferencia de los cultivos en 2D, los organoides tienen un funcionamiento m¨¢s fisiol¨®gico y similar a nuestros ¨®rganos. La raz¨®n es bien sencilla: Nuestra naturaleza es tridimensional y todos los elementos biol¨®gicos presentes en nosotros funcionan en 3D. La comunicaci¨®n y las interacciones entre las c¨¦lulas son muy diferentes si est¨¢n en 2D sobre una superficie plana que si est¨¢n en 3D. Esto conlleva que la diferenciaci¨®n de las c¨¦lulas madres, su movimiento y la interacci¨®n entre ellas sean m¨¢s realistas cuando forman parte de un mini¨®rgano.?

Enfermedades

Comparado con los animales de laboratorio, los mini¨®rganos son elementos menos complejos y m¨¢s f¨¢ciles de estudiar mediante diferentes t¨¦cnicas de imagen. Por otra parte, nos permiten conocer diferentes aspectos del desarrollo embrionario humano, as¨ª como tambi¨¦n c¨®mo ocurren diferentes enfermedades en ciertos ¨®rganos humanos. Muchas enfermedades que aparecen en los seres humanos no existen como tales de forma natural en los animales m¨¢s usados en el laboratorio o tienen unas caracter¨ªsticas muy diferentes. As¨ª que los organoides nos permiten tener una visi¨®n adicional, m¨¢s "humana", de estas dolencias.

Lo anterior tambi¨¦n se aplica a los tratamientos farmacol¨®gicos. Los organoides se presentan como una opci¨®n m¨¢s para valorar la eficacia terap¨¦utica y los posibles efectos adversos de f¨¢rmacos en ¨®rganos concretos antes de los ensayos cl¨ªnicos. Con la ventaja a?adida de que pueden dise?arse experimentos de alto rendimiento con los que se pueden evaluar simult¨¢neamente cientos o miles de compuestos en mini¨®rganos humanos. Por otra parte, los organoides pueden almacenarse en biobancos, lo que garantiza su disponibilidad para usarlos cuando se requiera.?

En la actualidad, los cient¨ªficos han conseguido crear organoides de intestino, h¨ªgado, endometrio, retina, pulm¨®n, ri?¨®n, endometrio, placenta... Adem¨¢s, no son s¨®lo los ¨®rganos humanos los que pueden recrearse en miniatura, tambi¨¦n se est¨¢n desarrollando minitumores humanos o tumoroides para estudiar su desarrollo y hacer screening de f¨¢rmacos que act¨²en contra las c¨¦lulas cancerosas. En ese sentido, se han generado con ¨¦xito minitumores de col¨®n, pr¨®stata, mama y p¨¢ncreas, entre otros. La gran ventaja es que estos tumoroides pueden crearse a partir de las c¨¦lulas tumorales de un paciente que padece c¨¢ncer y as¨ª evaluar tratamientos personalizados. Esta evaluaci¨®n de los f¨¢rmacos no solo puede hacerse sobre tumoroides aislados, sino que estos minitumores humanos se pueden implantar en ratones o ratas con el sistema inmune deprimido para estudiar los efectos en un organismo, siendo un paso muy interesante como una fase precl¨ªnica.

Edici¨®n gen¨¦tica

No solo la medicina personalizada tiene un hueco entre los mini¨®rganos humanos, las potentes herramientas de modificaci¨®n gen¨¦tica, con CRISPR como su m¨¢ximo exponente, tambi¨¦n se combinan con la tecnolog¨ªa de creaci¨®n de organoides. ?C¨®mo? Los organoides permiten refinar y evaluar modificaciones gen¨¦ticas dirigidas a tratar enfermedades que afectan a ¨®rganos concretos. Antes de llegar al paciente, los mini¨®rganos sirven como pruebas de concepto, simulaciones simplificadas de los ¨®rganos humanos que dan la posibilidad de "entrenar". Es decir, de hacer ensayos de prueba y error sin que ning¨²n ser humano tenga que estar en riesgo.

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Existen multitud de ejemplos concretos sobre c¨®mo los mini¨®rganos humanos est¨¢n ayudando al progreso de la medicina. Recientemente, investigadores crearon organoides de cerebro para descubrir que el virus del Zika siente debilidad por unas c¨¦lulas del cerebro en particular: los progenitores neurales. Este virus reduc¨ªa la proliferaci¨®n y la viabilidad de estas c¨¦lulas, siendo uno de los posibles mecanismos patol¨®gicos por los que se produce la microcefalia en beb¨¦s afectados.

Otro ejemplo de la utilidad de los organoides, es la creaci¨®n de mini¨®rganos de col¨®n procedente de pacientes con fibrosis qu¨ªstica, una enfermedad gen¨¦tica hereditaria que afecta a m¨²ltiples ¨®rganos del cuerpo humano. Estos organoides de col¨®n pose¨ªan la mutaci¨®n gen¨¦tica que conlleva su funcionamiento an¨®malo. Lo que hicieron los cient¨ªficos fue emplear la herramienta CRISPR para corregir la mutaci¨®n presente en las c¨¦lulas haciendo que estos organoides volvieran a estar "sanos".?

Hace dos a?os, investigadores crearon organoides de ri?¨®n que generan quistes, un rasgo caracter¨ªstico de la enfermedad poliqu¨ªstica renal. A trav¨¦s de estos mini¨®rganos, pudieron conocer elementos claves de progresi¨®n de la enfermedad. El a?o pasado, cient¨ªficos establecieron un sistema de screening masivo para identificar f¨¢rmacos dirigidos a evitar la formaci¨®n de quistes en esta enfermedad mediante el uso de organoides renales.

A pesar de estos logros, como se suele decir: "la funci¨®n acaba de empezar". Ahora mismo, los organoides cuentan con una serie de limitaciones que restringen su potencial: Las c¨¦lulas madre no suelen madurar completamente a ciertos tipos celulares, aparecen tipos celulares que no deber¨ªan estar ah¨ª y el ambiente celular que existe dentro de un organoide no es exactamente el que se da en un ¨®rgano humano. Son todav¨ªa simplificaciones de la realidad, con arquitecturas celulares sencillas y sin la presencia de vasos sangu¨ªneos ni conexiones nerviosas (entre otros factores) que influyen sobre el funcionamiento de los ¨®rganos. Precisamente por ello, multitud de l¨ªneas de investigaci¨®n se centran en aumentar la complejidad y el tama?o de los mini¨®rganos para expandir sus posibilidades m¨¦dicas. Sin duda, tendremos m¨¢s noticias de estas miniaturas biol¨®gicas en los pr¨®ximos a?os.