Fabrican un esofágo humano a partir de células madre
Los científicos han podido desarrollar tejido esofágico humano completamente a partir de células madre pluripotentes (iPS), que pueden formar cualquier tipo de tejido en el cuerpo, según los autores. Los científicos del Hospital Infantil de Cincinnati y sus colaboradores multi-institucionales ya han usado iPS para bioingeniería de intestino humano, estómago, colon e hígado.
Las células madres pluripotentes pueden formar cualquier tipo de tejido en el cuerpo
«Los trastornos del esófago y la tráquea son tan prevalentes en las personas que los modelos organoides del esófago humano podrían ser muy beneficiosos -afirma el investigador principal del estudio, Jim Well-, director científico de CuSTOM-. Además de ser un nuevo modelo para estudiar los defectos congénitos como la atresia esofágica, pueden usarse los organoides para estudiar enfermedades como la esofagitis eosinofílica y la metaplasia de Barrett, o para bioingeniería de tejido esofágico genéticamente compatible para pacientes individuales».
El esófago es un tubo muscular que pasa activamente alimentos desde la boca hasta el estómago. El órgano puede verse afectado por enfermedades congénitas, y otras enfermedades como cáncer de esófago, enfermedad por reflujo gastroesofágico (ERGE) o una rara dolencia llamada acalasia, una enfermedad que afecta a los músculos del esófago inferior y previene la contracción del órgano y el paso de los alimentos.
Todos los trastornos necesitan mejores tratamientos, señalan los investigadores. Esto requiere una comprensión más precisa de los mecanismos genéticos y bioquímicos detrás de su causa, una necesidad que se completa con la capacidad de generar y estudiar modelos robustos, funcionales y genéticamente compatibles de tejido esofágico humano que puedan crecer a partir de las propias células de una persona.
Señales
Los científicos basaron su nuevo método para usar iPS humanos en organoides esofágicos generales en manipulaciones paso a paso, cronometradas y precisas de señales genéticas y bioquímicas que forman un patrón y crean endodermo embrionario y tejidos del intestino anterior.
Se centraron en parte en el gen Sox2 y su proteína asociada, que ya se sabe que desencadenan enfermedades esofágicas cuando se interrumpe su función. Los científicos utilizaron ratones, ranas y cultivos de tejidos humanos para identificar otros genes y vías moleculares reguladas por Sox2 durante la formación del esófago.
La señalización de una molécula llamada Wnt y promueve la formación y supervivencia de los tejidos del esófago
Los científicos informan que, durante las etapas críticas del desarrollo embrionario, el gen Sox2 bloquea la programación y la acción de las vías genéticas que dirigen a las células para que se conviertan en respiratorias en lugar de esofágicas. En particular, la proteína Sox2 inhibe la señalización de una molécula llamada Wnt y promueve la formación y supervivencia de los tejidos del esófago.
En otra prueba para ayudar a confirmar la importancia de la expresión de Sox2 en la formación del esófago, los científicos estudiaron la pérdida completa de Sox2 durante el proceso de desarrollo en ratones. La ausencia de Sox2 dio como resultado la agenesia esofágica, una afección en la cual el esófago termina en una bolsa y no se conecta al estómago.
Después de generar exitosamente organoides esofágicos humanos completamente formados, que crecieron a una longitud de aproximadamente 300-800 micrómetros en aproximadamente dos meses, los tejidos sometidos a bioingeniería se compararon bioquímicamente con tejidos esofágicos de biopsias de pacientes. Esas pruebas mostraron que los tejidos modificados genéticamente y biopsiados eran sorprendentemente similares en composición, según los autores.
El equipo de investigación continúa sus estudios sobre el proceso de bioingeniería para crear organoides esofágicos e identificar proyectos futuros para avanzar en el potencial terapéutico eventual de la tecnología, según Wells. Esto incluye usar los organoides para examinar la progresión de patologías específicas y defectos congénitos que afectan al esófago.