Una nueva investigación ha logrado crear embriones quiméricos que contienen una combinación de células humanas y porcinas. Se trata de un estudio llevado a cabo en el Instituto de Biomedicina y Salud de Guangzhou, en China.
El trabajo revela que, cuando se transfirieron a madres sustitutas porcinas, los riñones humanizados en desarrollo presentaban una estructura y formación de túbulos normales al cabo de 28 días. Esta sería la primera vez que se consigue cultivar un órgano sólido humanizado dentro de otra especie, aunque estudios anteriores habían utilizado métodos similares para generar tejidos humanos como sangre o músculo esquelético en cerdos, según publican en la revista 'Cell Stem Cell'. Los investigadores se centraron en los riñones porque son uno de los primeros órganos en desarrollarse y también son el órgano más trasplantadoen medicina humana.
"Los órganos de rata se han producido en ratones, y los de ratón en ratas, pero los intentos anteriores de cultivar órganos humanos en cerdos no han tenido éxito", según Liangxue, autor principal. "Nuestro método mejora la integración de células humanas en tejidos receptores y nos permite cultivar órganos humanos en cerdos". Integrar células madre humanas en embriones porcinos ha sido un reto porque las células porcinas superan a las humanas y tienen necesidades fisiológicas diferentes.
Logran cultivar riñones embrionarios humanizados en cerdos durante 28 días
"Hemos estado trabajando en mecanismos para superar la eficiencia extremadamente baja en la quimera interespecies", explica el autor principal Guangjin Pan. "Identificamos un par de factores críticos que potencian la formación de quimeras interespecíficas al facilitar la competencia celular". La técnica del equipo depende de tres componentes clave. En primer lugar, crearon un nicho dentro del embrión porcino para que las células humanas no tuvieran que competir con las porcinas mediante el uso de CRISPR para manipular genéticamente un embrión porcino unicelular de modo que le faltaran dos genes necesarios para el desarrollo renal.
En segundo lugar, los investigadores modificaron células madre pluripotentes humanas para hacerlas más susceptibles a la integración y menos propensas a la autodestrucción mediante la desactivación temporal de la apoptosis. A continuación, las convirtieron en células "ingenuas" parecidas a las primeras células embrionarias humanas cultivándolas en un medio especial.
En tercer lugar, antes de implantar los embriones en desarrollo en cerdas de alquiler, 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 estas células suelen tener necesidades dispares. En total, los investigadores transfirieron 1.820 embriones a 13 madres de alquiler. Al cabo de 25 o 28 días, interrumpieron la gestación y extrajeron los embriones para evaluar si las quimeras habían logrado producir riñones humanizados.
En total, los investigadores transfirieron 1.820 embriones a 13 madres de alquiler
Los investigadores recogieron cinco embriones quiméricos para analizarlos (dos a los 25 días y tres a los 28 días de la implantación) y comprobaron que tenían riñones estructuralmente normales para su fase de desarrollo y estaban compuestos por un 50-60% de células humanas. A los 25-28 días, los riñones estaban en la fase de mesonefros (la segunda fase del desarrollo renal) y habían formado túbulos y brotes de células que acabarían convirtiéndose en uréteres que conectaban el riñón con la vejiga.
Ahora que han optimizado las condiciones para cultivar riñones humanizados en quimeras humano-cerdo, el equipo quiere permitir que los riñones se desarrollen durantemástiempo. También están trabajando para generar otros órganos humanos en cerdos, como el corazón y el páncreas.
El objetivo a largo plazo es optimizar esta tecnología para el trasplante de órganos humanos, pero los investigadores reconocen que el trabajo será complejo y podría llevar muchos años. Cultivar un órgano humanizado plenamente funcional en un cerdo requeriría algunos pasos adicionales porque los órganos se componen de múltiples tipos de células y tejidos. Mientras tanto, esta tecnología podría utilizarse para estudiar el desarrollo de órganos humanos y enfermedades del desarrollo.