No es ciencia ficción o un sueño futurista, por supuesto: hablamos de una realidad ineludible porque en los años recientes los científicos crearon los organoides, que son estructuras similares a un órgano humano originadas en el laboratorio mediante las células simples presentes en la piel o el sistema urinario, que a través de una transformación genética se vuelven células madre nuevamente.
Con tan solo unos pocos milímetros de tamaño estas estructuras miniaturizadas y simplificadas de un órgano se pueden utilizar para estudiar procesos vitales, enfermedades como el cáncer y el efecto de los fármacos.
Al parecerse mucho a los órganos reales ofrecen varias ventajas sobre otros cultivos celulares.
Gracias a la tecnología de los organoides los expertos evaluaron varios tratamientos posibles y entendieron rápidamente que el Covid-19 no era solo una enfermedad que afectaba al sistema respiratorio sino que tenía repercusiones en el corazón, el intestino, los riñones e incluso el cerebro.
Mediante la creación de nuevos modelos de organoides un grupo de la Universidad de Wurzburgo, dirigido por Cindrilla Chumduri, estableció un enfoque único para estudiar la biología del cuello uterino e identificar los puntos de inflexión clave en el desarrollo del cáncer.
En los resultados publicados en la revista Nature Cell Biology los investigadores utilizaron los organoides para identificar las células madre del cuello uterino sano y los cambios que surgen durante la metaplasia, una etapa temprana de la carcinogénesis.
Para la doctora Chumduri el virus del papiloma humano (VPH) y las infecciones bacterianas supletorias desempeñan un papel clave en la transformación de las células en malignas. Además, asegura que estos conocimientos críticos pueden ayudar a desarrollar diagnósticos para la detección precoz de estas dos formas de tumor y nuevas estrategias terapéuticas.
Con relación a esto el doctor Luis Fernando Covarrubias Robles explica cómo en este momento “el estudio del cáncer y otras enfermedades se enfoca en sistemas in vitro dirigidos a generar organoides, que son órganos formados artificialmente en un laboratorio y que permiten en un tiempo más corto hacer evaluaciones de fármacos; además, esto tiene la ventaja de no usar animales y se acorta el tiempo de evaluación de un anticancerígeno potencial”.
Contactado por Vértigo este investigador del Instituto de Biotecnología de la UNAM se muestra muy entusiasmado por el alcance de una edificante investigación como la emprendida por la Universidad de Wurzburgo.
“La doctora Chumduri y su equipo de investigadores crearon con enorme éxito estructuras parecidas a órganos miniatura (organoides), que crecen e interactúan con su entorno tal y como lo harían en el cuerpo dentro de un ser vivo. Igualmente demostraron cómo se activan las células madre quiescentes, que acaban convirtiéndose en metaplasia escamosa que sustituye al epitelio columnar residente. Comprobaron que los adenocarcinomas y los carcinomas de células escamosas surgen de diferentes linajes de células madre”, explica.
Experto en Genética del Desarrollo y Fisiología Molecular, ve en los organoides una tecnología del futuro, ya que permite estudiar los procesos moleculares en las células humanas. “Esto era imposible porque solo podíamos acceder a modelos animales para estudiar los procesos de embriogénesis y del desarrollo de los órganos. Esta tecnología abre la oportunidad de estudiar detalles de la formación de los órganos en el contexto del humano”.
Prevenir el cáncer
Incluso, sostiene el académico, esta misma ventaja funciona para estudiar directamente los tumores humanos. Lo que se hacía o suele hacerse todavía es usar modelos animales de cáncer para examinar el proceso carcinógeno. “Estamos ante una nueva manera de acercarnos al desarrollo del cáncer a través del uso de los organoides para investigar cómo se origina o cómo se forma un tumor”.
En su laboratorio el doctor Covarrubias experimenta con organoides del intestino y con este primer paso espera más adelante iniciar un proceso carcinogénico que permita no solo estudiar el tumor como tal, sino conocer los orígenes del cáncer.
Comprometido con la búsqueda del modelo más adecuado para estudiar el cáncer desde una etapa embrionaria temprana, comparte que ahora explora con “un tipo de tumor conocido como teratoma; este es un cáncer que afecta a animales y humanos, cuya característica particular y distintiva es que se conforma por diversas células germinales. En un solo tumor se pueden estudiar todos los linajes diferentes, todos los tipos celulares al mismo tiempo”.
De esta tecnología híbrida tan fascinante como la de los organoides, detalla: “Los teratomas se pueden originar a partir de células troncales pluripotentes, tanto de células humanas como de roedores. Nuestra estrategia es desarrollar teratomas y poder implementar que el cáncer se origine dentro de este teratoma, dado que todas las células están representadas ahí. De esa manera podemos acceder al desarrollo de las tumoraciones desde su parte más básica y ver cómo se origina y cuáles son los factores que contribuyen a la aparición de un carcinoma”.
Para este científico el interés es sobre todo conocer la carcinogénesis, ya que considera que los teratomas ayudarán a identificar las poblaciones celulares propensas a iniciar un cáncer. “Además, lo notable de este estudio es que podemos utilizar el teratoma para descubrir cosas sustanciales sobre el cáncer de una manera más rápida. Incluso examinar todos los linajes de cáncer en un solo experimento”.
En la ininterrumpida lucha contra el cáncer, este doctor en Ciencias Biomédicas estima muy importante identificar otros factores determinantes para el inicio del proceso carcinogénico. Cuenta que casi siempre los colegas piensan en un oncogén como causa de un proceso carcinogénico, pero comúnmente son multitud de oncogenes los que contribuyen a desatar una degeneración celular maligna.
También piensa en los factores ambientales que favorecen la evolución del proceso carcinogénico; por ejemplo, tiene en mente los procesos metabólicos, porque se conoce que las personas obesas son más propensas a iniciar un cáncer. Finalmente, los procesos metabólicos afectan a todos los tipos de cáncer.
Además, explica que conociendo estos factores ambientales será posible prevenir el inicio de un proceso carcinogénico y hablaremos ya no de cura del cáncer sino de prevenirlo, ya que los estudios efectuados darán luz al respecto. Confía cómo en particular estudian el procesamiento de los ácidos grasos, porque creen que el proceso hipogénico que ocurre en células troncales es muy importante para el mantenimiento de los tejidos y limita los inicios de procesos carcinogénicos.
Finalmente, el experto considera que el apoyo financiero es un aspecto central en el avance y el éxito de estás investigaciones. “Los materiales que utilizamos son caros y estamos trabajando para crear sistemas rentables”, sentencia.
RECUADRO
Nuevos modelos de organoides
En los últimos diez años la posibilidad de construir miniórganos tiene un avance sustancial.
Durante la epidemia de Zika, entre 2015 y 2016, investigaciones con modelos de organoides permitieron demostrar que el Zika afecta a las células del sistema nervioso e inhibe su crecimiento, provocando el síndrome congénito que causa microcefalia en bebés.
El equipo que lidera el neurocientífico Stevens Rehen, del Instituto de Biología de la Universidad Federal de Río de Janeiro, utilizó minicerebros para demostrar que el Zika en realidad afecta las células del sistema nervioso e inhibe su crecimiento, provocando el síndrome congénito asociado con la infección, que causa microcefalia y otros problemas de salud en los pequeños.