Para entender cómo funciona el cuerpo humano, cómo se producen las enfermedades y cómo se pueden tratar, los científicos necesitan hacer experimentos. Por razones obvias, la gran mayoría de esos experimentos no se pueden hacer en los seres humanos. Para resolver este problema, la ciencia usa lo que se llaman “modelos”, en los cuales sí se pueden hacer experimentos. Por ejemplo, dos modelos clásicos utilizados en biomedicina son las líneas celulares y los animales de experimentación.
A diferencia de las células normales de un organismo, las líneas celulares tienen la capacidad de crecer indefinidamente in vitro, es decir pueden “cultivarse” en un laboratorio. Estas células, también llamadas “inmortales”, han sido obtenidas en su mayoría a partir de tumores. Aunque funcionan en muchos aspectos como las células no tumorales, en otros muchos se comportan de forma diferente, y esto es una limitación muy importante para determinados estudios.
Los animales de experimentación (los más utilizados son ratones) presentan problemas similares. Aunque se trata de organismos vivos en los que se pueden hacer experimentos más complejos, la biología de los animales de experimentación difiere también en muchos aspectos de la biología humana. Además, el uso de animales presenta problemas éticos. En los últimos años se han empezado a desarrollar modelos de experimentación que solucionan gran parte de los inconvenientes de los modelos basados en líneas celulares o animales de experimentación. Los más atractivos son los organoides, sobre los cuales se han conseguido avances muy importantes en la última década.
Las interconexiones entre las células del endometrio y las células de la placenta son fundamentales para que un embarazo llegue a su fin. Esto es esencial para aumentar el suministro de sangre materna a la placenta, indispensables para el crecimiento y el desarrollo fetal. Para estudiar en detalle este proceso, se creado unas 'Miniplacentas' diseñadas en un laboratorio las cuales han permitido desentrañar los mecanismos de cómo se desarrolla la placenta y sus interacciones con el revestimiento interno del útero.
La posibilidad de desarrollar un modelo celular de las primeras etapas de la placenta proporciona una ventana para estudiar el embarazo temprano y mejorar la comprensión de los trastornos reproductivos. Esta información, que está publicada en 'Cell Stem Cell', podría ayudar a los científicos a comprender mejor todos los procesos ligados al embarazo y en el futuro, potencialmente tratar complicaciones como la preeclampsia.
El estudio demuestra que, si es posible experimentar con una placenta humana en desarrollo, y estudiar los principales trastornos del embarazo. El éxito del embarazo depende del desarrollo de la placenta en las primeras semanas de gestación y es durante ese período, cuando la placenta se implanta en el endometrio, aferrándose al revestimiento mucoso del útero de la madre. Las interacciones entre las células del endometrio y las de la placenta son decisivas y esenciales para aumentar el riego sanguíneo materno, necesario para el crecimiento y el desarrollo del feto. Si estas interacciones no funcionan correctamente, pueden provocar complicaciones, como la pre-eclampsia que se puede ver en unos seis de cada 100 primeros embarazos y puede poner en peligro la salud de la madre y del bebé.
La pre-eclampsia afecta a millones de mujeres al año en el mundo, aún se entiende poco, ya que suele presentarse al final del embarazo, y para entenderla hay que predecirla y prevenirla, por lo que es fundamental entender lo que ocurre en las primeras semanas del embarazo. Ashley Moffett, del departamento de Patología de la Universidad de Cambridge, recuerda que la mayoría de los principales trastornos, como preeclampsia, mortinatalidad o retraso del crecimiento, dependen de fallos en la forma en que se desarrolla la placenta en las primeras semanas, lo que es un proceso increíblemente difícil de estudiar.
El período posterior a la implantación, cuando la placenta se incrusta en el endometrio, suele describirse como una "caja negra del desarrollo humano". Moffett e investigadores del Instituto Friedrich Miescher de Suiza y del Instituto Wellcome Sanger utilizaron "miniplacentas", un modelo celular de las primeras fases de la placenta, para obtener una visión del embarazo precoz y mejorar la comprensión de los trastornos reproductivos.
Las “miniplacentas” son conocidas como "organoides de trofoblasto", y se cultivan a partir de células placentarias (los organoides son versiones milimétricas en 3D de órganos humanos que se fabrican, por métodos de cultivo celular, en laboratorios). Un organoide es una versión reducida y simplificada de un órgano que se fabrica en el laboratorio mediante métodos de cultivo específicos. Están formados por muchas células diferentes que se organizan en estructuras tridimensionales de tamaño reducido (de micrómetros a centímetros), similares a los tejidos u órganos vivos correspondientes (ej. pulmón, hígado, etc).
Es decir, los organoides pueden llegar a tener las características estructurales y funcionales de los órganos humanos. Se producen a partir de una o unas pocas células denominadas “células madre” o “células troncales”. Estas células se caracterizan por ser pluripotentes, es decir, además de crecer in vitro, tienen la capacidad de “diferenciarse”, esto es, de generar células especializadas de diferentes tipos, similares a las que forman los órganos verdaderos. En trabajos anteriores, el equipo identificó genes que aumentan el riesgo de padecer enfermedades como la preeclampsia o que protegen contra ellas. Estos estudios pusieron de relieve el importante papel de células inmunitarias exclusivas del útero, conocidas como "células asesinas naturales uterinas" que se agrupan en el revestimiento del útero, en el lugar donde se implanta la placenta.
En un nuevo estudio, el equipo aplicó proteínas secretadas por esas células asesinas a los organoides para que pudieran imitar las condiciones en las que se implanta la placenta y los científicos identificaron proteínas concretas que eran cruciales para ayudar a los organoides a desarrollarse. Estas proteínas contribuyen al éxito de la implantación, permitiendo que la placenta invada el útero y transforme las arterias de la madre. "Si las células no son capaces de invadir correctamente, las arterias del útero no se abren y la placenta, y el bebé, no recibirán nutrientes ni oxígeno".
Las células troncales pluripotentes son fundamentalmente de dos tipos: células troncales embrionarias, que se obtienen justo después de la fecundación del óvulo, y células troncales pluripotentes inducidas que se obtienen a partir de células de un tejido concreto (la piel, por ejemplo) mediante determinados tratamientos. Una vez que las células adquieren la capacidad de ser pluripotentes, se pueden volver a diferenciar a células especializadas de distintos órganos mediante cultivo con diferentes nutrientes y factores de crecimiento.
Dependiendo de la composición de esos nutrientes y de los factores de crecimiento, las células se diferenciarán a un órgano u otro. Existen también las “células troncales adultas”, que se pueden obtener a partir de tejidos con capacidad regenerativa (el hígado, por ejemplo), sin embargo, estas células tienen un limitado potencial de diferenciación y dan lugar a organoides menos complejos.
El uso de organoides como es el caso de las miniplacentas ayuda a entender mejor cómo funciona la biología del ser humano, pero también cómo se producen y desarrollan las enfermedades (cáncer, enfermedades genéticas, enfermedades infecciosas, etc.) y permiten ensayar fármacos o terapias frente a ellas. También pueden ser usados en trasplantes y medicina regenerativa. Además, pueden reducir el uso de animales de experimentación. Aunque los organoides también tienen importantes limitaciones, particularmente en estudios que impliquen la participación de diferentes órganos y su coordinación. Por ejemplo, carecen de un sistema vascular o no sirven para intercambio de gases. Además, suelen ser inmaduros y tienen una vida limitada.
En Miami, Florida el día viernes 26 de enero del año 2024
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