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Avances de organoides: cómo hacer crecer el estómago en el laboratorio

Científicos del Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati en Ohio han diseñado una forma en la que las células del cuerpo / región del fondo del estómago se pueden cultivar en el laboratorio. Estos órganos en miniatura podrían ayudar a investigar enfermedades gastrointestinales comunes y mejorar la investigación de drogas.
Una imagen de microscopio muestra los tejidos del estómago humanos diseñados de la región corpus / fundus.
Crédito de la imagen: Cincinnati Children's

Las enfermedades relacionadas con el estómago son comunes y afectan a millones de personas. Se estima que el 25 por ciento de las personas en los Estados Unidos se ven afectadas por trastornos gastrointestinales.

A nivel mundial, el cáncer gástrico es la tercera causa principal de muertes relacionadas con el cáncer.

Para probar nuevos medicamentos y comprender mejor los mecanismos de la enfermedad gástrica, es vital contar con un modelo confiable del estómago humano funcional.

Aunque hay una serie de modelos animales para afecciones gastrointestinales humanas, pueden ser lentos y complicados de usar.

El investigador principal Jim Wells, Ph.D., director de Pluripotent Stem Cell Facility en Cincinnati Children's, se ha propuesto desarrollar modelos fiables y consistentes de los órganos implicados en la digestión, específicamente los intestinos, el estómago, el páncreas y el esófago .

Su equipo ha diseñado formas de usar células madre pluripotentes para desarrollar órganos. Las células madre pluripotentes no se diferencian; en otras palabras, tienen la capacidad de convertirse en cualquier tipo de célula en el cuerpo.

Hace dos años, Wells y su equipo aprendieron a usar células madre pluripotentes para generar una parte del estómago responsable de la producción de hormonas. Esta región se llama antro.

Creciendo una nueva sección del estómago

Esta semana, un informe publicado en la revista Naturaleza describe cómo el equipo diseñó recientemente un método para hacer crecer la región del cuerpo / fondo del estómago. Esta es la sección más superior del estómago, cerca del esfínter cardíaco donde el órgano se une al esófago.

"Ahora que podemos cultivar minicuerpos gástricos humanos de tipo antral y corpus / fúndico, es posible estudiar cómo estos tejidos gástricos humanos interactúan fisiológicamente, responden de manera diferente a infecciones, lesiones y reaccionan a tratamientos farmacológicos".

Jim Wells, Ph.D.

Este descubrimiento es el último de una larga lista de estudios del laboratorio de Wells para utilizar células madre pluripotentes. Se especializan en cultivar organoides, que son versiones simplificadas de órganos humanos que muestran una anatomía realista, aunque en una escala mucho más pequeña.

Por ejemplo, diseñaron con éxito el intestino humano con un sistema nervioso entérico, que fue capaz de absorber nutrientes y realizar peristalsis (las contracciones que mueven los alimentos a lo largo del intestino).

Su nuevo procedimiento guía a las células madre pluripotentes a través de etapas naturales de desarrollo, convirtiéndolas en organoides de fondo de ojo humano en solo 6 semanas.

Los desafíos de cultivar un nuevo tipo de órgano

Uno de los primeros problemas que encontraron Wells y su equipo fue la información mínima disponible sobre la embriología del estómago: nadie sabe exactamente cómo se desarrolla. Como Wells explica: "No pudimos diseñar tejido estomacal humano en una placa de Petri hasta que identificamos por primera vez cómo se forma normalmente el estómago en el embrión".

Inicialmente, el equipo tuvo que profundizar en la genética involucrada en el desarrollo de embriones de ratones.

Este trabajo inicial mostró que la vía genética WNT / ?-catenina era particularmente importante en el desarrollo de la región corpus / fundus. Usando este descubrimiento, manipularon la vía WNT / ?-catenina en células madre pluripotentes en el laboratorio, desencadenando así la formación de organoides de fondo humano.

Además de la vía WNT / ?-catenina, el equipo también necesitó replicar otras señales moleculares para impulsar la formación de tipos celulares específicos que se producen de forma natural dentro de la región corpus / fundus. Estos tipos celulares específicos incluyen células principales, que son responsables de producir pepsina (una enzima que descompone las proteínas) y células parietales, que producen ácido clorhídrico y factor intrínseco (importante para la absorción de B-12).

El equipo ahora usará su nuevo modelo para comenzar a investigar las enfermedades humanas trasplantándolas en modelos de ratones. Por ejemplo, planean observar cómo responden los organoides del fondo Helicobacter pylori bacterias: la causa de las úlceras estomacales y la gastritis crónica, y un factor de riesgo significativo para el desarrollo del cáncer de estómago.

Además, ahora que el equipo tiene acceso a un modelo de estómago e intestino, esperan estudiar cómo se absorben los nutrientes, cómo el cuerpo controla la digestión y una variedad de trastornos intestinales.

A medida que la tecnología avanza y los organoides resultantes se vuelven cada vez más naturalistas, la investigación de las condiciones gastrointestinales será más fácil, más rápida y más productiva.

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