Músculos humanos derivados de células madre: una nueva era para la medicina regenerativa
Las distrofias musculares son enfermedades genéticas que causan un debilitamiento progresivo del tejido muscular, con consecuencias discapacitantes para quienes las padecen. Por lo general, comienzan en la infancia y, al no tener cura, suponen una carga socioeconómica importante debido a las hospitalizaciones recurrentes y la necesidad de cuidados a domicilio. Para desarrollar nuevas terapias, es fundamental crear modelos «in vitro» sofisticados y fiables que reproduzcan fielmente el tejido humano y la enfermedad en cuestión. Los cultivos celulares tradicionales en dos dimensiones no logran reproducir la complejidad ni las fuerzas mecánicas del músculo real, mientras que los modelos animales suelen carecer de precisión predictiva para las enfermedades humanas.
Organoides musculares derivados de células madre humanas
El proyecto HISTOID, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, tenía como objetivo el desarrollo pionero de músculos humanos en tres dimensiones (3D) que incluyeran componentes nerviosos y vasculares, capaces de emular con precisión las enfermedades musculares. También era esencial que reprodujeran la dinámica contráctil y las tensiones mecánicas propias del músculo vivo. «Tuvimos que abordar una limitación básica en la modelización muscular: mantener el tejido contráctil en cultivo sin que las células se desprendieran», comenta Francesco Saverio Tedesco(se abrirá en una nueva ventana), investigador principal del proyecto. El equipo diseñó un entorno 3D con fibras musculares derivadas de células madre pluripotentes inducidas(se abrirá en una nueva ventana) (CMPi) reprogramadas en el laboratorio a un estado similar al embrionario, utilizando células somáticas. Gracias a la combinación de materiales biocompatibles como la fibrina con hasta cuatro tipos celulares derivados de CMPi del mismo paciente (fibras musculares, células endoteliales, pericitos y neuronas motoras), se logró crear músculos artificiales. Estos músculos de bioingeniería(se abrirá en una nueva ventana) no solo reproducen la morfología y función del músculo maduro, sino que también contienen células madre similares a las células satélite musculares. Esta innovación posibilitó que los cultivos se mantuvieran activos durante un periodo más largo que con los sistemas convencionales. Al mismo tiempo, reproducía la arquitectura de los tejidos y permitía detectar con precisión rasgos específicos de las enfermedades, como los núcleos deformes que se observan en ciertas distrofias musculares.
Avances en la modelización de enfermedades
La plataforma de HISTOID presenta ventajas evidentes sobre los modelos anteriores, ya que preserva la estructura y la función de los organoides musculares 3D el tiempo suficiente para observar las características propias de las enfermedades musculares. Gracias a ello, se convierte en una herramienta eficaz para evaluar tanto tratamientos ya existentes como nuevas estrategias, incluyendo terapias génicas, edición genética y trasplante de células madre para enfermedades musculares. Tedesco comenta: «Los tratamientos avanzados, como la genoterapia y la citoterapia, han mostrado una eficacia diferente en seres humanos en comparación con los resultados observados en ratones u otros animales, por eso nos hemos centrado en desarrollar un modelo fiable para probar futuras terapias directamente en tejidos humanos».
Avanzando hacia aplicaciones clínicas
El equipo de HISTOID desarrolló una herramienta pionera: un organoide muscular humano 3D capaz de contraerse, que reproduce características específicas de las enfermedades y muestra una respuesta significativa a terapias biológicas avanzadas. Este modelo podría actuar como puente entre la investigación de laboratorio y la aplicación clínica, proporcionando una plataforma más precisa y representativa para validar terapias génicas o celulares. A partir del éxito de HISTOID, los investigadores han colaborado con laboratorios y grupos de toda Europa y otras regiones en el consorcio MAGIC(se abrirá en una nueva ventana), financiado por Horizonte Europa, UKRI y SERI. El objetivo del proyecto es ampliar la tecnología y, a continuación, utilizarla para desarrollar y evaluar terapias génicas neuromusculares de última generación para varias enfermedades musculares infantiles incurables. «Nuestro propósito es reducir de forma considerable el ciclo preclínico, efectuando pruebas en organoides musculares humanos antes de avanzar a los ensayos clínicos. Con ello, esperamos acelerar el desarrollo de tratamientos para pacientes con enfermedades musculares actualmente intratables», concluye Tedesco.
