Los organoides humanos autoorganizados abren nuevas vías para la investigación de enfermedades
¿Cómo se desarrollan de forma coordinada los músculos esqueléticos y el sistema nervioso para, en última instancia, formar los circuitos funcionales que te permiten correr, saltar y bailar? Responder a esta pregunta podría abrir nuevas vías para comprender y tratar enfermedades neuromusculares devastadoras, como la atrofia muscular espinal (AME) y la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). Para lograrlo, los investigadores necesitan modelos precisos del sistema neuromuscular humano, que es precisamente lo que se propuso ofrecer el equipo del proyecto GPSorganoids. «Hemos desarrollado organoides neuromusculares humanos autoorganizados que recrean fielmente las interacciones funcionales clave entre las neuronas motoras espinales y el músculo esquelético», afirma Mina Gouti, investigadora principal(se abrirá en una nueva ventana) del Centro Max Delbrück de Medicina Molecular(se abrirá en una nueva ventana) (MDC), entidad sede del proyecto. «El resultado es una potente plataforma para estudiar el desarrollo neuromuscular, desentrañar los mecanismos de las enfermedades y evaluar posibles tratamientos».
De la modelización de enfermedades al descubrimiento de tratamientos nuevos
El equipo del proyecto, que contó con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación(se abrirá en una nueva ventana) (CEI), ha aportado varios avances complementarios que están transformando la manera en que los científicos estudian el sistema neuromuscular humano. Por ejemplo, al introducir una estimulación eléctrica controlada en la plataforma de organoides neuromusculares, los investigadores pudieron mejorar considerablemente la maduración y la funcionalidad de los organoides. Según Gouti, este trabajo demuestra cómo la integración de la biología del desarrollo y la bioingeniería puede generar tejidos humanos más pertinentes desde el punto de vista fisiológico, lo que ofrece nuevas oportunidades para diseñar modelos de organoides cada vez más sofisticados. En el proyecto también se desarrolló una plataforma autoorganizada de uniones neuromusculares humanas que permite la modelización de enfermedades específicas de cada región y el descubrimiento modulable de fármacos. Mediante esta plataforma, los investigadores desarrollaron un modelo de la unión entre una fibra nerviosa y una fibra muscular a partir de células madre pluripotentes inducidas específicas de cada paciente para investigar los mecanismos subyacentes a la AME. «En conjunto, estas tecnologías complementarias proporcionan modelos humanos fisiológicamente pertinentes para comprender los mecanismos de la enfermedad, identificar nuevas dianas terapéuticas y evaluar posibles tratamientos, al tiempo que crean plataformas modulables que aceleran el descubrimiento de fármacos», señala Gouti.
La importancia de la investigación impulsada por la curiosidad
Desde organoides autoorganizados hasta modelos específicos para cada región y plataformas modulables de uniones neuromusculares, el equipo de GPSorganoids ha establecido una nueva generación de modelos neuromusculares humanos en tres dimensiones que tienden un puente entre la biología fundamental, la modelización de enfermedades y el descubrimiento de tratamientos. En el trabajo se destaca cómo la investigación en las fronteras del conocimiento del CEI refuerza la competitividad de Europa(se abrirá en una nueva ventana). «Estoy convencido de que nuestro trabajo ayudará a los investigadores de todo el mundo a comprender mejor las enfermedades neuromusculares y a acelerar el desarrollo de nuevos tratamientos para tratarlas», señala Gouti. En el proyecto también se puso de relieve la importancia de una investigación ambiciosa e impulsada por la curiosidad. Por ejemplo, los investigadores inicialmente pretendían recrear el sistema neuromuscular humano en una placa de cultivo aprovechando las señales moleculares del desarrollo humano. Sin embargo, al hacerlo, descubrieron que combinar la biología del desarrollo con la bioingeniería podía potenciar aún más la pertinencia fisiológica de los organoides y crear oportunidades totalmente nuevas para el descubrimiento de tratamientos. «El CEI nos proporcionó la libertad necesaria para explorar estas direcciones inesperadas en bioingeniería, lo que nos permitió no solo responder a las preguntas que nos habíamos planteado inicialmente, sino también abrir vías de investigación totalmente nuevas que, en última instancia, beneficiarán a la sociedad», concluye Gouti. En el proyecto se recibió una subvención del CEI de prueba de concepto(se abrirá en una nueva ventana) para automatizar la generación y el análisis de organoides neuromusculares mediante robótica e imagenología avanzada, lo que allanó el camino para modelos humanos normalizados y futuras aplicaciones de medicina personalizada.
