Crean riñones humanizados en embriones de cerdo durante 28 días
Un equipo
científico del Instituto de Biomedicina y Salud de Guangzhou (China) ha logrado
desarrollar embriones de cerdo, cuyos riñones contienen una combinación de
células humanas y porcinas. El objetivo a largo plazo es mejorar esta
tecnología para el trasplante de órganos humanos.
El estudio, que
se publica hoy en la revista Cell Stem Cell, tiene como uno de sus autores
principales al investigador español Miguel A. Esteban, experto en reprogramación
celular porcina.
Esta es la
primera vez que se consigue cultivar un órgano sólido humanizado dentro de otra
especie. En estudios previos se habían utilizado métodos similares para generar
tejidos humanos como sangre o músculo esquelético en cerdos.
Los
investigadores decidieron centrarse en los riñones porque son uno de los
primeros órganos en desarrollarse y también son los que más se trasplantan en
medicina humana.
Según comenta
Esteban a SINC, él y su equipo llevan trabajando en este proyecto desde hace
cinco años. A diferencia de los xenotransplantes, en los que se utilizan
órganos de animales modificados genéticamente, este método “tiene como
finalidad crear órganos humanos en cerdos con células de un paciente
determinado. Esto evitaría los riesgos de rechazo inmunitario que, por ahora,
sí tienen los xenotrasplantes”, subraya.
Hasta ahora, “se
habían desarrollado órganos de ratones en ratonas, pero los intentos anteriores
de cultivar órganos humanos en cerdos no tuvieron éxito", señala Liangxue
Lai, líder del trabajo. “Nuestra técnica mejora la integración de células
humanas en tejidos receptores y nos permite cultivar órganos humanos en
cerdos”, destaca.
Los
investigadores reconocen que la integración de células madre humanas en
embriones de cerdo ha sido un gran reto “debido a que las células porcinas
superan a las humanas y ambas tienen necesidades fisiológicas distintas”.
Para superarlo,
el equipo creó primero un nicho dentro del embrión porcino para que las células
humanas no tuvieran que competir con las del cerdo. “Utilizamos CRISPR Cas9
para manipular genéticamente el embrión unicelular de modo que le faltaran dos
genes necesarios para el desarrollo renal”, explica Esteban.
Después, los
autores modificaron células madre pluripotentes humanas —aquellas con potencial
para convertirse en cualquier tipo de célula— para hacerlas más susceptibles de
integración y menos propensas a la autodestrucción, desactivando temporalmente
su apoptosis (muerte celular programada). A continuación, las convirtieron en
células denominadas naive o ‘ingenuas’, que son parecidas a las primeras
células embrionarias humanas, cultivándolas en un medio especial.
Posteriormente,
antes de implantar los embriones en desarrollo en las cerdas, cultivaron las
quimeras en condiciones mejoradas para proporcionar nutrientes y señales únicas
tanto a las células humanas como a las porcinas, ya que ambos tipos suelen
tener necesidades distintas.
En total, se
implantaron 1.820 embriones en 13 cerdas. A los 25 o 28 días, interrumpieron la
gestación y extrajeron los embriones para evaluar si las quimeras habían logrado
producir riñones humanizados.
Los científicos
recogieron cinco embriones quiméricos para analizarlos —dos a los 25 días y
tres a los 28 días de la implantación— y comprobaron que tenían riñones
estructuralmente normales para su fase de desarrollo y estaban compuestos por
entre un 50 % y un 60 % de células humanas.
A los 25-28 días,
los riñones estaban en la fase de mesonefros (la segunda fase del desarrollo
renal), habían formado túbulos y brotes de células que acabarían convirtiéndose
en uréteres que conectaban el riñón con la vejiga.
A los 25-28 días,
los riñones estaban en la fase de mesonefros (la segunda fase del desarrollo
renal), habían formado túbulos y brotes de células que acabarían convirtiéndose
en uréteres que conectaban el riñón con la vejiga
El equipo también
investigó si las células humanas contribuían a otros tejidos de los embriones,
lo que ocasionaría problemas desde el punto de vista ético. En este sentido,
Esteban comenta que encontraron “muy pocas células humanas en otros tejidos y
que estas se localizaron principalmente en los riñones”.
“Las
implicaciones éticas podrían producirse, sobre todo, si las células fuesen
muchas o estuvieran en linajes comprometidos como el neural y germinal, y,
especialmente, si estos cerdos llegaran a nacer”, explica Esteban.
“De todos modos
—añade— estamos siendo muy cautos y moviendo todo paso a paso para evitar
sorpresas. Una de nuestras soluciones es modificar genéticamente las células
humanas para que no puedan producir esos linajes comprometidos dentro del
embrión de cerdo”, aclara.
Tras mejorar las
condiciones para cultivar riñones humanizados en quimeras humano-cerdo, el
equipo quiere ahora lograr que los riñones se desarrollen durante más tiempo.
También está trabajando para generar otros órganos humanos en cerdos, como el
corazón y el páncreas.
A la pregunta de
en qué fase están estos otros proyectos, el investigador español comenta: “Aún
no hemos prolongado la gestación de embriones de cerdo con riñón humano,
estamos estudiando como hacerlo de manera eficiente y segura. Pero nuestros
estudios para crear otros órganos humanos —en un estadio temprano del
desarrollo embrionario— en embriones de cerdo están muy avanzados”.
A largo plazo, el
objetivo es mejorar esta tecnología para el trasplante de órganos humanos, pero
los investigadores reconocen que el trabajo será complejo y podría llevar
muchos años.
“Como los órganos
no están compuestos por un solo linaje celular, para tener un órgano en el que
todo proceda del humano, probablemente tendríamos que diseñar los cerdos de una
forma mucho más compleja y eso también conlleva algunos retos adicionales”,
adelanta Esteban.
En concreto,
agrega, “habría que hacer modificaciones de más genes en el cerdo, pero creo
que es posible y tenemos una plataforma excepcional para la manipulación
genética de estos animales”.
Mientras tanto,
“nuestro método proporciona una ventana para estudiar el desarrollo humano”,
señala Esteban, “por ejemplo, podemos rastrear las células humanas que
inyectamos y manipularlas para poder estudiar enfermedades y cómo se forman los
linajes celulares”.
El investigador
español destaca que tanto él como sus colegas son conscientes de que “aún
faltan años para que estos órganos estén disponibles en la práctica clínica y
que habrá una serie de barreras moleculares que solucionar”. Sin embargo, “tras
este primer avance importante, estamos ilusionados de los próximos pasos que
puedan darse”.
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