Recrean un intestino en un laboratorio a partir de células madre

Un nuevo órgano se ha recreado en el laboratorio. Esta vez se trata de un intestino derivadas de células madre sometidos a la acción de las hormonas. El «organoide» tiene todas las características de una tripa real y podría ser utilizado en la búsqueda de moléculas terapéuticas, incluso para trasplantes.

La creación de nuevos órganos in vitro se está convirtiendo en algo cada vez más popular. No solo debido a la escasez de donantes de órganos, sino también para estimular el reto que esto representa, los investigadores muestran el ingenio de imitar a la madre naturaleza. Después de los pulmones, es el turno del intestino para ser reconstituido en el laboratorio.

Si bien el intestino parece, a priori, menos complejo que el de pulmón, ya que es aparentemente «sólo» un tubo largo, hay que tener en cuenta que está compuesto de muchos tipos de células diferentes. En efecto, la función del intestino es digerir los alimentos, la absorción de nutrientes a través del epitelio intestinal, garantizando al mismo tiempo el movimiento peristáltico del bolo, funciones realizadas por células especializadas.

Los científicos han pasado de las células pluripotentes, teóricamente capaces de generar cualquier tipo de tejido. Los dos tipos principales de células madre fueron utilizados: células madre embrionarias (o CSE, naturalmente pluripotentes porque provienen de embriones) y células madre pluripotentes inducidas (o CSPi, células pluripotentes gracias a la manipulación genética).

Las células madre bajo control hormonal

Basándose en los datos anteriores, los investigadores han logrado reconstruir la cronología de expresión de varios factores de crecimiento durante el desarrollo embrionario. Tienen funciones específicas en los momentos claves, que permiten un desarrollo altamente organizado de los tejidos de embriones a través de la activación de la expresión de genes específicos.

Así, las células madre han sido durante tres días expuestas a la presencia de activina A, una proteína implicada en el desarrollo del endodermo. Esta capa de germen da lugar a una parte progresiva de los órganos internos incluyendo el intestino, en comparación con el ectodermo y mesodermo, respectivamente, que difieren en más tejidos externos (piel, ojos...) o del músculo estriado medio (los vasos sanguíneos, hueso, ...). Los intestinos sintetizados in vitro (abajo) se parecen a los intestinos formados naturalmente en ratones (imágenes superiores). Los mismos genes se activan (imágenes en color), y las microvellosidades también son visibles (imagen en blanco y negro). Los intestinos sintetizados in vitro (abajo) se parecen a los intestinos formados de manera natural en ratones (imágenes superiores). Los mismos genes se activan (imágenes en color), y las microvellosidades también son visibles (imagen en blanco y negro). © Nature

Dos factores que intervienen en la diferenciación del intestino grueso (FGF4 y Wnt3) fueron incluidas después en el medio de cultivo de células durante cuatro días, lo suficiente para que la capa de células empiece a rodar de manera espontánea para formar un tubo hueco. De esta forma se promueven las últimas etapas (crecimiento intestinal, diferenciación celular y morfogénesis), los tejidos se obtuvieron bajo la influencia de las hormonas (EGF y R-Spondin).

Intestino in vitro casi tan real como uno natural

En última instancia, los investigadores lograron obtener un «organoide», cuyas tres propiedades lo hacen similar a un intestino natural:

  • Tiene forma hueca.
  • Tiene una capa de células epiteliales polarizadas especializada como una tripa clásica, en los enterocitos (células que se especializan en la absorción de nutrientes), en las células enteroendocrinas (que expresa la hormona) en las células caliciformes (que proporcionan la secreción de moco) y las células de Paneth (defensores del intestino).
  • La presencia de microvellosidades.
  • La presencia de células de las criptas intestinales (una fuente de células madre listas para reemplazar las células destruidas en el intestino).
  • Una capa de células musculares.

Los intestinos de ratones forman microvellosidades, los pliegues del epitelio intestinal. © Nature

Estos resultados, publicados en la revista Nature, son un verdadero avance en el campo. Es la primera vez que es posible volver a crear todos los tipos celulares de un órgano por este método. Esto permite imaginar el uso de este organoide para poner a prueba nuevas moléculas terapéuticas, o para comprender mejor las enfermedades intestinales. Si el método probado autólogo (de células del paciente) también puede ser considerado, especialmente para los pacientes que sufren de malformaciones congénitas.

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