Los "brotes" hepáticos —pequeños bultos de tejido hepático humano tridimensional funcional— se cultivaron a partir de una mezcla de células madre. Foto de Takanori Takebe.
Si padece insuficiencia hepática y necesita un trasplante, las probabilidades son sombrías. La insuficiencia hepática aguda puede causar la muerte en unos pocos meses o semanas desde el momento en que aparecen los síntomas por primera vez, y las posibilidades de recibir un trasplante de hígado son escasas : hay casi 17, 000 personas en los EE. UU. Esperando un hígado en este momento y el tiempo de espera promedio puede acercarse un año de duración
Esta es la razón por la que los científicos se esfuerzan por encontrar medios alternativos para generar hígados de reemplazo, principalmente mediante la manipulación de células madre inducidas para desarrollar tejido hepático. Recientemente, un equipo de científicos de Japón dio un gran paso adelante hacia este objetivo, utilizando células madre para cultivar pequeños trozos rudimentarios de hígado que funcionaban eficazmente cuando se implantaban en ratones, produciendo proteínas y filtrando productos químicos como los hígados normales.
El grupo presentó informes preliminares de su éxito el año pasado en la reunión anual de la Sociedad Internacional para la Investigación de Células Madre, pero no reveló los detalles completos hasta hoy, en un estudio publicado en Nature . Aunque está lejos de ser seguro que su método resultará en un hígado de reemplazo, e incluso si lo hace, pasarán años antes de que se pruebe que es seguro y efectivo para los humanos, el logro representa el primer órgano humano funcional, aunque pequeño. escala, que se cultivó únicamente a partir de células madre.
Los investigadores, liderados por Takanori Takebe, de la Universidad de la ciudad de Yokohama, trabajaron con células madre pluripotentes inducidas, que son como células madre embrionarias en el sentido de que son capaces de convertirse en cualquier tipo posible de tejido humano, pero se producen al manipular células somáticas adultas normales. . Debido a las preocupaciones éticas asociadas con la recolección de células madre de embriones humanos, junto con el hecho de que, en los Estados Unidos, existen numerosas restricciones legales para hacerlo, la mayoría de los científicos en el campo ahora están utilizando este tipo de células madre.
Los científicos comenzaron utilizando señales químicas particulares para estimular a estas células madre, que crecen en una placa de Petri, a convertirse en células hepáticas generalizadas conocidas como hepatocitos, como se ha hecho en su investigación previa. Sin embargo, su verdadero truco fue lo que vino después. Para imitar el desarrollo del tejido hepático en embriones humanos normales, se mezclaron en otros dos tipos de células: células endoteliales (que recubren el interior de los vasos sanguíneos) y células madre mesenquimales (que pueden convertirse en grasa, cartílago o hueso).
Todas estas células se colocaron en una disposición bidimensional en las placas de Petri, pero durante los siguientes dos días, se autoorganizaron en "brotes" hepáticos tridimensionales, que tenían aproximadamente cinco milímetros de largo y se asemejan a la fase temprana del desarrollo del hígado. en embriones humanos sanos, aproximadamente cinco semanas después de la fertilización. Bajo un microscopio, se demostró que las yemas tenían la misma mezcla organizativa de hepatocitos y vasos sanguíneos normalmente presentes en el tejido hepático.
Según los informes, el equipo probó cientos de diversas combinaciones de tipos de células agregadas en diferentes etapas y en diferentes cantidades antes de llegar al cóctel preciso que condujo al crecimiento de las yemas hepáticas, un proceso que tomó más de un año. Lanzaron un video de lapso de tiempo que muestra la exitosa mezcla celular que absorbe nutrientes espontáneamente y crece en un brote de hígado (a la izquierda se muestra una versión especialmente teñida):
Pusieron a prueba estos brotes de hígado implantándolos en ratones, ya sea dentro de sus cavidades abdominales o en sus cráneos. Una variedad de pruebas mostró que estos hígados rudimentarios podían realizar las mismas funciones que los hígados humanos maduros: producir las mismas proteínas, filtrar todas las mismas sustancias y, de manera crucial, metabolizar químicos particulares con los que el tejido hepático humano normalmente puede lidiar, pero el ratón el tejido del hígado no puede.
Todavía hay una gran cantidad de investigación necesaria antes de que este tipo de proceso se pueda utilizar para producir tejido de hígado de reemplazo para los humanos. Supongamos que pasarán aproximadamente diez años antes de que los primeros ensayos clínicos en humanos puedan comenzar. Para los investigadores, los siguientes pasos son generar yemas hepáticas que se asemejan aún más al tejido hepático normal (completo con conductos biliares y otras estructuras) y producir un mayor número de yemas, ya que estiman que sería necesario en algún lugar del orden de decenas de miles. para crecer un hígado, el órgano interno más grande del cuerpo humano.
Sin embargo, quizás el aspecto más emocionante de esta investigación es su potencial universalidad: los investigadores especulan que este tipo de método algún día podría usarse para cultivar todo tipo de tejido orgánico, incluido el páncreas y los riñones. A corto plazo, la técnica también podría tener aplicaciones innovadoras, por ejemplo, las yemas hepáticas por sí solas podrían usarse para probar la toxicidad de los fármacos en desarrollo, porque las estructuras internas del órgano completo no son necesarias para determinar qué sustancias químicas no pueden romperse. abajo en el cuerpo
