Los científicos han cultivado exitosamente en laboratorio estómagos en miniatura a partir de células madre humanas, guiándolas durante las etapas de desarrollo vistas en un embrión.
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Los científicos han cultivado exitosamente en laboratorio estómagos en miniatura a partir de células madre humanas, guiándolas durante las etapas de desarrollo vistas en un embrión.
Las protuberancias del tejido vivo, no más grandes que una semilla de ajonjolí, tienen una estructura glandular similar a los estómagos humanos y hasta pueden albergar bacterias intestinales.
Este logro, reportado en la revista Nature, ofrece una ventana que permite observar cómo las células de embriones humanos se transforman en órganos. Los científicos dicen que estos “organoides gástricos” podrían también utilizarse para entender enfermedades como el cáncer, y probar la respuesta del estómago a los medicamentos.
“Esto es extremadamente emocionante”, dice Calvin Kuo, un biólogo especializado en células madre de la Universidad de Standford, en California. “Poder resumirlo en una placa es todo un logro técnico”, afirma.
Las células madre utilizadas para crear los mini estómagos son pluripotentes, o plásticas: dado el ambiente indicado, pueden madurar en cualquier tipo de célula.
Pero conseguir que tomen un camino específico en el laboratorio requiere recrear la secuencia y sincronización precisa de las señales ambientales en el útero; las señales de proteínas y hormonas que dicen a las células en qué tipo de tejido convertirse.
Pedacitos de riñón, hígado, cerebro e intestino han sido cultivados previamente en una placa de laboratorio utilizando esta técnica.
Interruptor de estómago
La clave para convertir células madre pluripotentes en células estomacales fue una vía de interacciones que actúa como interruptor entre tejidos en crecimiento en el intestino y la cavidad, una parte del estómago cercana a la salida hacia el intestino delgado.
Cuando las células madre tenían alrededor de tres días de vida, los investigadores agregaron un cóctel de proteínas incluyendo Noggin, que reprime la vía, y dosis programadas de ácido retinoico, un compuesto encontrado en la vitamina A. Luego de nueve días, se dejó crecer a las células en un baño proteico.
A los 34 días, los organoides resultantes apenas tenían algunos milímetros de diámetro y no registraban células sanguíneas, células inmunológicas ni la habilidad para procesar alimentos o segregar bilis.
Pero sus estructuras glandulares y cada marcador de su desarrollo igualaban el desarrollo en sus tejidos de control, que el equipo obtuvo de ratones. En ese sentido, son “notablemente similares a un estómago de verdad”, dice el líder del estudio James Wells, un biólogo evolutivo del Centro Médico del Hospital de Niños de Cincinnati, en Ohio.
Ese parecido permitió a los investigadores usar a los minúsculos estómagos como sujetos de prueba para enfermedades humanas inyectándoles Helicobacter pylori, una bacteria que ataca la cavidad y que puede causar úlceras y cáncer de estómago.
En 24 horas, el equipo descubrió que el H. pylori estaba haciendo que las células organoides se dividieran dos veces más rápido de lo normal, y activando un gen particular, el c-Met, que puede causar tumores. Estos efectos también son vistos en estómagos humanos infectados con H. pylori.
Los investigadores dicen que pueden cultivar los estómagos organoides tanto de células madre embrionales como de células epiteliales inducidas a la pluripotencia.
Jason Mills, un patólogo gastrointestinal de la Escuela de Medicina de la Universidad de Washington, en St. Louis, prevé cultivar miles de dichos organoides, cada uno de células de distintas personas, e infectarlos con un patógeno para estudiar el papel de la genética personal.
Wells dice que la meta de su equipo de largo plazo es poder cultivar tejido estomacal personal para emparchar úlceras en humanos. Él y algunos colegas ya están intentando usar organoides gástricos humanos para tapar agujeros en estómagos de ratones.