Uno de los avances más emocionantes en la investigación de células madre ha sido el desarrollo de sistemas organoides, que son estructuras tridimensionales similares a órganos que imitan su órgano correspondiente in vivo. En esta importante revisión en Enfermedad digestiva y hepática , publicado por Elsevier, los científicos destacan algunos de los nuevos usos establecidos y emocionantes de los organoides u "órganos en un plato" en gastroenterología y hepatología y miran hacia el futuro en este apasionante campo.
Los avances recientes en la biología de las células madre han permitido el cultivo a largo plazo de tejidos organotípicos intestinales o hepáticos derivados de células madre pluripotentes o residentes en el tejido. Estas estructuras 3D, denominadas organoides, representan un avance sustancial en la complejidad estructural y funcional sobre las células tradicionales in vitromodelos de cultivo que a menudo no son fisiológicos y están transformados. Los organoides pueden recapitular la arquitectura, la funcionalidad y la firma genética in vivo del tejido correspondiente. Por lo tanto, existe un interés creciente en utilizar este tipo de células cultivadas como fuente para la ingeniería de tejidos, la medicina regenerativa,y medicina personalizada.
"La tecnología organoide se puede utilizar para revelar conocimientos novedosos sobre la biología básica, como la biología de las células madre, la organogénesis, la diferenciación celular, la interacción célula-célula y las funciones fisiológicas, pero también es importante para el futuro de la medicina regenerativa", explicó el autor principal, el Prof. Dr. Markus F. Neurath, MD, Departamento de Medicina, Hospital Universitario, Friedrich-Alexander-Universität, Erlangen-Nürnberg, Alemania. "También se pueden utilizar para estudiar la fisiopatología de diversas enfermedades humanas como el cáncer, la infección host-microbecha, inflamación y enfermedades hereditarias como la fibrosis quística. "
Dado que los organoides sirven como una herramienta novedosa para modelar la biología de las células epiteliales, el recambio epitelial, la dinámica de la barrera, la comunicación inmunoepitelial y la interacción huésped-microbio, los organoides han sido elegidos como el método del año 2017, no solo para enfoques médicos, sino tambiénpara la ciencia básica.
Los autores destacan algunos de los avances más significativos realizados en los últimos diez años relacionados con la gastroenterología y la hepatología que tienen el potencial de mejorar los resultados de los pacientes :
- Los organoides hepatobiliares se introdujeron por primera vez en 2007 para demostrar la capacidad de los hepatoblastos bipotentes de comprometerse con un linaje biliar. Se basaron en la diferenciación espontánea y dieron como resultado organoides con función y madurez limitadas, lo que proporcionó una prueba de principio para la generación actual.de organoides hepatobiliares.
- Los organoides intestinales se describieron por primera vez en 2009 y se pueden utilizar para estudiar la fisiopatología de una variedad de enfermedades humanas, incluida la inflamación gastrointestinal, como la enfermedad inflamatoria intestinal EII y la enfermedad celíaca, infecciones como Helicobacter y Salmonella , malignidad y enfermedades genéticas. Los organoides derivados del paciente permiten la detección de fármacos y enfoques personalizados para el tratamiento de enfermedades intestinales.
- Los estudios que utilizan organoides epiteliales han aumentado la comprensión de la fisiopatología subyacente a la enfermedad de Crohn, una enfermedad que aún no se comprende por completo. En 2011, los científicos demostraron que los organoides intestinales deficientes en caspasa-8 muestran una mayor sensibilidad hacia un tipo de muerte celular proinflamatoria necroptosisy, además, una homeostasis de células de Paneth alterada. Los investigadores compararon los resultados obtenidos en los cultivos de organoides deficientes en caspasa-8 con datos derivados de tejido humano primario y descubrieron una superposición significativa. Estos datos indican que los organoides son útiles para comprender la fisiología de las células de Paneth en particular, lo cual es importante ya que la disfunción de las células de Paneth es un sello distintivo de la inflamación ileal en la enfermedad de Crohn.
- La capacidad de producir organoides a partir de tejido intestinal humano y murino sano ha allanado el camino para los organoides derivados del material tumoral del paciente. Estos organoides tumorales se asemejan fenotípica y genéticamente al epitelio tumoral del que se derivan y, por lo tanto, representan una herramienta prometedora para potencialmentepermitir pruebas de fármacos anticancerosos específicas para cada paciente.
- La producción in vitro de hepatocitos genuinos podría proporcionar una plataforma única para el modelado de enfermedades y la detección de drogas de alto rendimiento para enfermedades hepáticas. Investigaciones recientes han llevado a la propagación exitosa de hepatocitos primarios de hígado completo fetal o adulto tanto en humanos como en ratones.Los organoides de hepatocitos resultantes expresaron marcadores y funcionan a niveles comparables a los del tejido primario, lo que proporciona una plataforma prometedora para aplicaciones traslacionales como el cribado de fármacos. Los organoides hepatobiliares se han utilizado para modelar varias enfermedades hepáticas monogénicas, incluida la fibrosis quística, la enfermedad hepática poliquística, el síndrome de Alagille, Wilson.enfermedad y deficiencia de alfa1-antitripsina. Estos organoides derivados del paciente recapitulan el fenotipo de la enfermedad in vitro y se pueden utilizar como plataformas de detección de fármacos para el desarrollo de nuevas terapias para la medicina personalizada.
- El tratamiento de los trastornos hepáticos está restringido por la escasez de tejido sano apto para trasplantes. De cara al futuro, los organoides representan una fuente de células funcionalmente maduras y fácilmente expandibles que podrían abordar este problema. Los experimentos en modelos animales han proporcionado la primera prueba de-principio de viabilidad y eficacia del trasplante de organoides hepatobiliares.
"Aunque los organoides gastrointestinales y hepatobiliares se han desarrollado solo en la última década, ya han demostrado ser una herramienta invaluable para la detección de fármacos, el modelado de enfermedades y la medicina regenerativa", concluyeron el Prof. Dr. Neurath y sus coautores.Los desafíos aún persisten; sin embargo, los avances recientes en bioingeniería, tecnología de órgano en chip, análisis unicelulares y desarrollo de matrices sintéticas son muy prometedores para abordar las limitaciones actuales y hacer avanzar el campo aún más, tanto en términos de estudios mecanicistas como de traducción clínica.. "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Elsevier . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.