¿Fabricaremos nuestro propio corazón en el futuro?

A veces, unas pocas células no sirven para investigar. Nuestro organismo está compuesto de tejidos y órganos complejos, formados por miles de millones de células. Las células de nuestro hígado o nuestro cerebro interactúan entre sí, adoptando funciones y propiedades difíciles de imitar en unas pocas células aisladas en un cultivo.

Por este motivo, si queremos realmente conseguir cultivos más realistas, tendremos que hacer crecer órganos y tejidos completos en el laboratorio. Bajo esta idea futurista nacieron los organoides, células modificadas para formar tejidos realistas en la placa de cultivo. Un organoide puede imitar un pequeño trozo de cerebro o de intestino, creado desde cero de manera artificial.

Estos organoides son una imitación suficientemente buena del órgano real y permiten diferentes experimentos. Por ejemplo, aproximar cómo responderán ante un fármaco determinado o una mutación. Actualmente siguen sin ser fragmentos reales del órgano, pero en un futuro puede que los organoides alcancen más realismo y permitan ser trasplantados en un paciente, sin necesidad de donantes compatibles.

Ya se habían logrado fragmentos de tejido intestinal y cerebral, pero aun no hay organoides para otros órganos importantes como el riñón o el corazón. Esto puede cambiar con el último avance publicado hoy en la revista Cell Stem. Científicos franceses han logrado crear un corazón de ratón en etapa embrionaria a partir de células madre. Con él, los cardiólogos tienen un nuevo campo de pruebas.

Corazón ficticio

El equipo de investigación liderado por Matthias Lütolf ya lleva varios años trabajando en organoides. Su equipo se ha especializado en la creación de impresoras 3D biológicas, que usan células como “tinta”. Con estas impresoras es posible imprimir un organoide, depositando células de una en una, imitando la distribución del tejido. El año pasado, lograron imprimir un fragmento de intestino delgado similar al real, poniendo cada célula en su sitio como si fuera un complejo puzle.

Pero este método tiene limitaciones obvias. Cuando el tejido es más complejo, incluye varios tipos de células, o tiene una forma tridimensional complicada, la impresión se vuelve casi imposible. El corazón cumple con estas tres limitaciones, por lo que el tejido cardiaco estaba fuera de sus capacidades. El equipo decidió entonces seguir una aproximación diferente, y no pensar en imprimir un corazón adulto, sino crear uno desde cero imitando a la gestación, haciendo crecer células madre como si formaran parte de un embrión.

Las células madre son las primeras células que forman el embrión. Tienen características únicas que les permiten transformarse en cualquier tipo de célula si se activan los genes adecuados o entran en contacto con las sustancias correctas. Este proceso de transformación es lo que sucede, a cámara lenta, durante el desarrollo del feto, con la formación de neuronas o células de piel. En las últimas décadas hemos descubierto atajos para transformar las células madre en cuestión de días, cultivándolas con diferentes sustancias como si fuera una receta de cocina muy precisa.

En el estudio, los científicos franceses añaden a una placa con células madre de ratón las sustancias que están presentes en las primeras etapas del desarrollo embrionario. De este modo, las células madre se comportan como si estuvieran formando un embrión, y forman una esfera llamada gastruloide. Este gastruloide es una versión simplificada de un embrión. Se parece a nivel genético, pero al estar en una placa de cultivo y tener menos células, no puede llegar muy lejos en su desarrollo.

Si se hace crecer el gastruloide durante una semana, se empieza a formar una primera versión de los órganos, y el primero que surge es el corazón. Este corazón embrionario no está terminado, y solo guarda algunas formas iniciales. Se puede ver como empieza a formar una red vascular cercana y empieza a envolverse para formar los huecos que serán los ventrículos. Incluso encontraron que incluía una parte llamada “dominio crescent-like”, necesaria para que el corazón pueda conectar el tejido nervioso y latir.

Este corazón embrionario se parece al real pero tiene un crecimiento limitado, ya que en el gastruloide no hay células suficientes para llevar el corazón a término. No es un problema, ya que este organoide de corazón no pretende imitar a un corazón adulto, sino a un corazón que empieza a formarse.

Un nuevo enfoque

El siguiente paso será comprobar si esta estrategia también funciona con células madre humanas, algo que no está confirmado porque el desarrollo embrionario humano es más complejo que el de ratón. Las células madre que se usarían para el cultivo no saldrían de ningún embrión humano, sino que serían células de piel, transformadas en células madre mediante un tratamiento bioquímico.

Si tienen éxito, este organoide podría traer nuevos avances tanto a nivel clínico como en investigación básica. Un organoide que imite al corazón embrionario puede ayudar a comprobar si un medicamento puede provocar malformaciones cardiacas en pacientes embarazadas. También permitiría estudiar mutaciones que causan malformaciones en el feto y que actualmente son difíciles de detectar o diagnosticar.

Estos avances necesitarán posteriormente ser confirmados en ensayos clínicos controlados con humanos, pero esta primera aproximación permitiría reducir aún más el riesgo en voluntarios. Y es que probar algo en unas células puede ser una aproximación correcta, pero un organoide se acerca más a la realidad.

QUE NO TE LA CUELEN:

• Un organoide tiene una estructura y genética parecida a la del órgano que representa, pero no es el propio órgano. Por ejemplo, un organoide de cerebro tendrá neuronas, glía y circuitos neuronales, pero no es un cerebro en miniatura con sus estructuras definidas. Será más bien un fragmento de cerebro realista pero desorganizado.

REFERENCIAS:

• Giuliana Rossi et al. Capturing Cardiogenesis in Gastruloids. Cell Stem Cell 10 November 2020.