Organoides para tratar las enfermedades hepáticas
Los trastornos colestásicos hereditarios (ICD, por sus siglas en inglés) están caracterizados por alteraciones en la síntesis y secreción de bilis, lo que conduce al desarrollo de una enfermedad hepática progresiva. Muchos pacientes con ICD no responden al tratamiento médico y requieren un trasplante de hígado. Dado que el 10 % de los pacientes en lista de espera mueren antes de recibir el trasplante debido a la falta de donantes de hígado, existe una necesidad urgente de desarrollar terapias alternativas. Los tejidos de bioingeniería se están posicionando como una solución prometedora para reducir la necesidad de donantes de órganos. Sin embargo, la complejidad estructural del hígado dificulta la creación de un hígado totalmente funcional. Para abordar este problema, los investigadores del proyecto CLOC, financiado por el Consejo Europeo de Investigación (ERC), desarrollaron organoides hepáticos «in vitro» empleando hepatocitos cultivados en matrices tridimensionales (3D). CLOC agrupó bajo una misma iniciativa a expertos de múltiples disciplinas, incluidos cirujanos, ingenieros y biólogos celulares que trabajaron codo con codo para garantizar el éxito del proyecto. «Queríamos diseñar tratamientos novedosos para las ICD, pero también modelos para estudiar el desarrollo del hígado», explica el profesor Paul Gissen del University College de Londres e investigador principal del proyecto CLOC. Células madre para organoides hepáticos La escasa disponibilidad de hepatocitos primarios viables y su mala capacidad de injerto «in vivo» reducen en gran medida el éxito de su trasplante celular. Sin embargo, la pluripotencialidad de las células madre las convierte en una fuente ideal para la bioingeniería de tejidos. En concreto, las células madre pluripotentes humanas inducidas (CMPhi) derivadas de fibroblastos de piel reprogramados para sobreexpresar factores específicos se han posicionado como una herramienta relevante en medicina regenerativa. La producción de CMPhi específicas del paciente puede aumentarse, lo que da lugar a células totalmente diferenciadas inmunocompatibles para usos clínicos. Los investigadores de CLOC se propusieron sembrar CMPhi en un cultivo 3D de matriz extracelular (MEC). «Generamos organoides hepáticos a partir de una matriz acelular obtenida del hígado de ratón. Seguidamente, repoblamos la matriz con hepatocitos diferenciados derivados de CMPhi», añade el profesor Gissen. Los organoides resultantes preservaron la microarquitectura, la red de vasos sanguíneos y la MEC del hígado. Posteriormente, se dispusieron en un biorreactor donde se cultivaron durante varias semanas bajo un flujo constante de oxígeno. En comparación con los cultivos en dos dimensiones, los resultados revelaron que la siembra de CMPhi en una matriz 3D favorecía una maduración celular más rápida, un prerrequisito para el éxito del trasplante «in vivo» en un organismo adulto. Ventajas de los organoides de CLOC Según el profesor Gissen «la matriz 3D proporciona estímulos mecánicos a las células que, junto con la señalización específica del tejido, mejora la función y la proliferación de las células hepáticas. Además, componentes clave de MEC favorecen la diferenciación de las CMPhi en hepatocitos». Es importante destacar que el hígado de ratón es una fuente viable de matrices acelulares y requiere muy pocas células para su repoblación. Gracias al uso de CMPhi derivadas de pacientes con ICD, los investigadores de CLOC lograron producir modelos «in vitro» de las ICD para fines de cribado farmacológico. «El próximo paso es evaluar los organoides desarrollaros en ratones con trastornos hepáticos y, además, desarrollar organoides a partir de diferentes materiales como el plástico», comenta el profesor Gissen. Sin duda, la seguridad de trasplantar hepatocitos derivados de CMPhi requiere una mayor investigación. Aunque el trasplante de hepatocitos se ha utilizado para tratar diversos trastornos metabólicos, es poco probable que la infusión directa de células invierta el flujo biliar polarizado y corrija los ICD. Los organoides hepáticos tienen un gran potencial en este respecto ya que no solo favorecen la diferenciación terminal de las células madre antes del trasplante celular, sino que además podrían emplearse en la regeneración de órganos completos.
Palabras clave
CLOC, organoides hepáticos, CMPhi, hepatocito, trastornos colestásicos hereditarios (ICD), trasplante