ENFERMEDADES PULMONARES

Desarrollan ‘mini-pulmones’ tridimensionales a partir de células madre

Los nuevos ‘organoides’ permitirán investigar las enfermedades pulmonares que no se pueden estudiar con métodos convencionales, como la fibrosis pulmonar idiopática

'Mini-pulmones' tridimensionales
'Mini-pulmones' tridimensionales - UCLA

Los avances en la investigación de las células madre han posibilitado que, ya en los últimos años, distintos grupos de científicos hayan logrado ‘crear’ células de diversos órganos a partir de estas células madre humanas. Es el caso, entre otros muchos tipos, de las células beta productoras de insulina o de las. Pero aún hay más: también han conseguido que estas células madre, una vez diferenciadas, se unan para formar ‘organoides’, esto es, acúmulos celulares ‘sintéticos’ con capacidad de llevar a cabo la función del órgano ‘natural’. Concretamente, y entre otros, ya se han sintetizado ‘mini-riñones’, ‘mini-estómagos productores de insulina’ y ‘mini-retinas’. Y a estos avances se suma ahora el alcanzado por investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles (EE.UU.): la fabricación, a partir de células madre, de ‘mini-pulmones’ tridimensionales en una placa de laboratorio.

Como explica Brigitte Gomperts, directora de esta investigación publicada en la revista «Stem Cells Translational Medicine», «la verdad es que no hemos ‘construido’ un pulmón completamente funcional, pero sí hemos sido capaces de coger células pulmonares y de ubicarlas en un patrón geométrico adecuado para que imiten a los pulmones humanos».

Y estos nuevos ‘mini-pulmones’, que aún no pueden utilizarse para formar pulmones totalmente funcionales, ¿qué ventajas ofrecen? Pues, por ejemplo, pueden ser utilizados para la investigación de aquellas enfermedades pulmonares que no pueden estudiadas con los métodos convencionales, caso de la fibrosis pulmonar idiopática (FPI).

Millares de ‘mini-pulmones’

La FPI es una enfermedad de origen desconocido –de ahí el término ‘idiopática’– y caracterizada por un proceso de cicatrización anormal del tejido pulmonar, que poco a poco va sustituyendo al tejido sano. En consecuencia, los pulmones tienen cada vez una menor capacidad para llevar el necesario oxígeno a los órganos. Y la progresión de la enfermedad es tan rápida que la mayoría de los pacientes fallecen a los 3-5 años del diagnóstico.

El pronóstico, fatal, asociado a la FPI se explica en parte por las dificultades que encuentran los investigadores para estudiar la enfermedad. Por ejemplo, y con objeto de analizar la posible presencia de mutaciones o el efecto de los fármacos sobre las células pulmonares, los científicos han recurrido a los cultivos celulares bidimensionales. Sin embargo, y a pesar de que procedían de pacientes con FPI, las células que crecían en los cultivos eran, cuando menos aparentemente, sanas, por lo que no permitían avanzar en el conocimiento del origen de la enfermedad ni en su tratamiento. Como apunta Brigitte Gomperts, «los científicos no han sido capaces de recrear un modelo de cicatrización pulmonar en una placa de laboratorio».

Y llegados a este punto, ¿cuál podría ser la solución? Pues según el nuevo estudio, la construcción a partir de células madre de ‘mini-pulmones’ que imiten las capacidades de los pulmones verdaderos.

Hemos cogido células pulmonares y las hemos ubicado en un patrón geométrico para que imiten a los pulmones humanosBrigitte Gomperts

Para ello, los autores reprogramaron células pulmonares adultas en células madre, las adhirieron a un gel y dividieron el gel en pequeños cilindros o ‘pozos’ de tan solo 7 milímetros de grosor. Una vez inducidas para que se diferenciaran en células pulmonares, las células crecieron alrededor de los cilindros, que adquirieron así la forma de ‘sacos de aire’ que se encuentran en los pulmones reales y que finalmente se autoensamblaron siguiendo siempre un mismo patrón tridimensional. El resultado, un ‘mini-pulmón’ formado por células pulmonares y con una estructura similar al que presentan los tejidos generados en el laboratorio a partir de secciones de un pulmón humano real.

Como indica Dan Wilkinson, co-autor del estudio, «la técnica es muy sencilla y nos permite fabricar millares de piezas reproducibles que imitan a los pulmones y que contienen células específicas de cada paciente».

Es más; los autores también añadieron factores moleculares específicos al cultivo que provocaron que los ‘mini-pulmones’ desarrollaran cicatrices similares a las que se observan en la FPI. Un resultado que es posible lograr con los cultivos de dos dimensiones.

Medicina de precisión

En definitiva, los nuevos organoides permitirán a los investigadores estudiar las causas biológicas y la eficacia de posibles tratamientos en enfermedades como la FPI. Y para ello, tan solo hay que coger células pulmonares del paciente, reprogramarlas en células madre, inducir que se diferencien en células pulmonares y formar cultivos tridimensionales.

Como concluye Brigitte Gomperts, «esta es la base para la medicina de precisión y los tratamientos personalizados».

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