Los investigadores generan con éxito organoides suspendidos, lo que ofrece una nueva oportunidad para los investigadores: ScienceDaily

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Durante la última década, los científicos que estudian cómo se desarrolla y funciona el cuerpo humano en el nivel más básico han disfrutado de una especie de renacimiento, gracias a estructuras llamadas organoides, pequeños modelos 3D de órganos desarrollados a partir de células madre pluripotentes que crecen en placas de Petri.

Los organoides se derivan de células madre pluripotentes humanas, que se pueden transportar a cualquier tipo de célula del cuerpo humano y se han convertido en una importante herramienta de investigación para comprender el desarrollo humano y las enfermedades. Permitieron a los científicos alejarse del simple crecimiento bidimensional de células cultivadas y proporcionaron información importante sobre la forma tridimensional compleja y la función de varios órganos, como los pulmones, el cerebro y el corazón. Sin embargo, cultivar órganos pequeños en un plato es un proceso complicado.

Un laboratorio de la Escuela de Medicina de la Universidad de Michigan, dirigido por Jason Spence, Ph.D., del Departamento de Medicina Interna, ha desarrollado una nueva forma significativamente más simple de hacer crecer un modelo 3D del intestino que conduce a una mayor complejidad y organización. El avance, publicado en Informes celulares, describe en detalle cómo los organoides intestinales ahora incluyen las células que forman el mesotelio seroso, la capa protectora más externa del intestino. Esta capa también se encuentra recubriendo muchos otros sistemas de órganos y es crítica para producir una superficie no adhesiva que permite el movimiento relativamente sin fricción de los órganos dentro de la cavidad abdominal.

Investigaciones anteriores sobre el cultivo de varios tipos de mini órganos se han basado en un gel de soporte llamado Matrigel, que forma un andamio 3D que permitió que diferentes tipos de células se convirtieran en un organoide.

«Matrigel es el estándar de oro para cultivos de organoides, pero tiene limitaciones», explicó Meghan Capeling, candidata a doctorado en el laboratorio de Spence y directora de la nueva investigación. Por un lado, Matrigel es muy caro, alrededor de $ 200 por 5 ml de producto. En segundo lugar, se deriva de células cancerosas de ratón, «por lo que si está considerando aplicaciones clínicas posteriores, no funcionaría bien porque contiene componentes biológicos desconocidos», dijo Capeling.

En un artículo anterior publicado en 2018, Capeling y sus colegas determinaron que los organoides intestinales podrían cultivarse en un gel de alginato más simple y biológicamente inerte, ya que forman sus propias células mesenquimales de apoyo, células que en el desarrollo del feto se convierten en tejido conectivo y músculo liso.

Este descubrimiento llevó al equipo a preguntarse si las células necesitaban un entorno de crecimiento en 3D. La respuesta, determinaron, es no. En el nuevo artículo, describen su exitosa generación del organoide intestinal humano en un cultivo de suspensión simple.

«En realidad se parece un poco al té de burbujas», dijo Capeling, «es solo una placa de cultivo de tejido normal llena de medios de cultivo». (El medio de crecimiento es un líquido con sustancias químicas y nutrientes vitales para el crecimiento celular). Compararon los organoides suspendidos con tejido humano real, así como con los organoides formados con Matrigel y alginato, y descubrieron que tenían un aspecto similar a nivel molecular. De hecho, los organoides suspendidos se parecían más al tejido humano real.

El siguiente paso del equipo fue ver si estos mini-intestinos flotantes podrían realmente funcionar como un intestino humano en desarrollo, y trataron de usar organoides para comprender cómo se forma la capa serosa, notando que se sabe poco o nada sobre este proceso en el contexto del desarrollo humano. El equipo cuestionó las señales químicas que causan la formación de serosa en el cultivo en suspensión, dice Capeling.

«Este es uno de los primeros estudios para tener una idea de los reguladores específicos que podrían desempeñar un papel en el correcto desarrollo de la serosa intestinal».

Dado que el desarrollo anormal de la serosa puede provocar defectos de nacimiento, el equipo esperaba explotar los organoides para descubrir cómo se forma normalmente esta capa de tejido. Usando medicamentos que bloquean la actividad de proteínas específicas, Capeling y el equipo identificaron dos vías, llamadas Wnt y Hedgehog, que eran esenciales para la formación normal de serosa. Aunque el método de suspensión resultó en menos organoides en general, para los investigadores que utilizan células madre pluripotentes humanas, el método podría cambiar las reglas del juego. El equipo espera que el cultivo en suspensión abra la posibilidad de experimentos con organoides a gran escala y represente un sistema mejorado para estudiar el desarrollo humano y las enfermedades.

Otros autores incluyen a Sha Huang, Charlie Childs, Joshua H. Wu, Yu-Hwai Tsai, Angeline Wu, Neil Garg, Emily M. Holloway, Nambirajan Sundaram, Carine Bouffi, Michael Helmrath y Jason R. Spence.

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