Un hito histórico en la medicina regenerativa ha sido alcanzado por un equipo de científicos que ha logrado cultivar, por primera vez, un órgano humano dentro de un animal. Se trata de un riñón que creció en un embrión de cerdo a partir de células madre humanas, con el objetivo de explorar la posibilidad de generar órganos humanos en otros animales para trasplantes.
¿Qué son los embriones quimera?
El experimento se basa en la creación de los llamados embriones quimera, que contienen células de dos especies diferentes, en este caso de humano y cerdo. Estos organismos híbridos, cuyo nombre proviene del monstruo mitológico con cabeza de león, vientre de cabra y cola de dragón, son una nueva línea de investigación en la biotecnología, que busca aprovechar las ventajas de cada especie para obtener beneficios médicos.
Los embriones quimera se obtienen mediante la introducción de células madre pluripotentes humanas (que tienen el potencial de convertirse en cualquier tipo de célula) en embriones animales modificados genéticamente para que les falten ciertos genes necesarios para el desarrollo de determinados órganos. De esta forma, las células humanas ocupan el espacio vacío y forman el órgano deseado.
¿Cómo se desarrolló el riñón humano en el cerdo?
El equipo de investigadores, procedentes de China pero en el que también ha participado el español Miguel Ángel Esteban, ha publicado sus resultados en la revista Cell Stem Cell, la cual señala que es la primera vez que se logra cultivar un “órgano sólido humanizado” en otra especie, aunque sí se han usado métodos similares para generar tejidos humanos como sangre o músculo esquelético en cerdos.
Así, el equipo de científicos, encabezado por los Institutos de Biomedicina y Salud de Guangzhou (China), creó con éxito esos embriones quiméricos y los transfirió a cerdas, donde ha conseguido que los riñones humanizados en desarrollo presentaran una estructura y una formación de túbulos normales al cabo de 28 días.
Los investigadores se centraron en los riñones porque son uno de los primeros órganos en desarrollarse y también son los más trasplantados en medicina humana. Hasta ahora se habían producido solo órganos de rata en ratones y viceversa, pero los intentos de cultivar órganos humanos en cerdos no habían tenido éxito.
Así, el equipo chino probó un enfoque que mejora la integración de las células humanas, explicó a la revista Liangxue La, coordinador del estudio. El primer paso fue crear un “nicho” dentro del embrión porcino para que las células humanas no tuvieran que competir con las de cerdo.
Para ello, usaron la herramienta de edición genética CRISPR, con la que diseñaron un embrión unicelular porcino al que le faltaban dos genes necesarios para el desarrollo renal. Después, diseñaron células madre pluripotentes humanas para hacerlas más susceptibles a la integración.
Antes de implantar los embriones en desarrollo a las cerdas, los investigadores cultivaron las quimeras en condiciones optimizadas para proporcionar nutrientes y señales únicas tanto a las células humanas como a las porcinas, ya que suelen tener necesidades dispares.
Los investigadores transfirieron así 1.820 embriones a 13 animales y al cabo de un periodo de entre 25 o 28 días, interrumpieron la gestación y extrajeron los embriones para evaluar si las quimeras habían logrado producir riñones humanizados.
Se analizaron cinco embriones quiméricos (dos de 25 días de implantación y tres de 28 días) en los que los riñones humanizados eran “estructuralmente normales para su fase de desarrollo y estaban compuestos por un 50-60% de células humanas”, agrega la nota.
Los riñones estaban en la etapa de mesonefros (la segunda etapa del desarrollo renal); habían formado túbulos y brotes de células que eventualmente se convertirían en uréteres que conectarían el riñón con la vejiga.
¿Qué implicaciones tiene este avance?
El desarrollo de un órgano humano dentro de un animal es un paso importante para la medicina regenerativa, que busca reemplazar o reparar tejidos y órganos dañados por enfermedades o lesiones. La escasez de donantes humanos y el riesgo de rechazo inmunológico son dos de los principales problemas que enfrenta el campo de los trasplantes, que podrían resolverse mediante el uso de animales como fábricas de órganos compatibles.
Sin embargo, este tipo de experimentos también plantea importantes cuestiones éticas, sobre todo si se considera la posibilidad de que las células humanas se integren en otros tejidos del animal, como el cerebro o los órganos reproductivos, lo que podría afectar a su identidad o capacidad cognitiva. Por ello, los investigadores han limitado el tiempo de gestación de los embriones quiméricos y han analizado la distribución de las células humanas en todo el organismo.
Lo que encontraron los investigadores es que las células humanas se localizaban, sobre todo, en los riñones, mientras que el resto del embrión estaba compuesto mayoritariamente por células porcinas. No se detectaron células humanas en el cerebro ni en la línea germinal (las células que dan lugar a los gametos), lo que reduce las preocupaciones éticas. Sin embargo, los autores reconocen que se necesitan más estudios para confirmar la seguridad y la eficacia de este método antes de aplicarlo a la clínica.
¿Qué otras aplicaciones tiene esta tecnología?
Además de generar órganos humanos para trasplantes, los embriones quimera pueden tener otras aplicaciones en la biomedicina, como:
- Modelar enfermedades humanas en animales. Al introducir células humanas con mutaciones o alteraciones genéticas asociadas a ciertas patologías, se podría estudiar su efecto sobre el desarrollo y la función del órgano afectado en un contexto más realista que el de un cultivo celular o un modelo animal convencional.
- Probar fármacos y terapias en animales. Al disponer de órganos humanizados en animales, se podría evaluar la eficacia y la toxicidad de nuevos medicamentos o tratamientos antes de pasar a los ensayos clínicos con humanos, reduciendo así los riesgos y los costes.
- Generar tejidos o células específicas para terapias celulares. Al controlar la diferenciación de las células madre humanas en los embriones quimera, se podría obtener una fuente ilimitada de tejidos o células de interés terapéutico, como células beta pancreáticas para tratar la diabetes, células hepáticas para tratar la cirrosis o células cardíacas para tratar el infarto.
La generación de órganos humanos dentro de animales es una tecnología revolucionaria que puede ofrecer soluciones a uno de los mayores problemas de la medicina actual: la escasez de órganos para trasplantes. Sin embargo, también plantea importantes desafíos éticos y sociales que deben ser abordados con rigor y prudencia, buscando el equilibrio entre el avance científico y el respeto a la vida.
