Riñones humanos en etapa inicial cultivados en cerdos por primera vez

  Este enfoque podría eventualmente producir órganos para trasplantes

Los investigadores han logrado que las células madre humanas formen riñones humanos en etapa temprana en cerdos: la primera vez que se produce un órgano humano en otro animal. El avance, dicen los investigadores de células madre, podría acercar a la realidad los órganos humanos cultivados por cerdos, ofreciendo una nueva solución para las muchas personas en listas de espera para trasplantes.

"Este es un gran paso adelante en este campo", dice el biólogo del desarrollo Juan Carlos Izpisúa Belmonte de Altos Labs, cuyo equipo ha experimentado con el cultivo de células madre humanas en otras especies pero que no participó en el trabajo actual. Los riñones que generaron los científicos no estaban destinados a ser trasplantados a pacientes, pero Izpisúa Belmonte dice que la nueva investigación "insinúa que el objetivo final de desarrollar órganos humanos en otros mamíferos podría ser posible".

Los cirujanos de trasplantes que buscan abordar la escasez de órganos humanos ya han implantado riñones y corazones de cerdo en algunas personas con muerte cerebral y pacientes terminales en procedimientos experimentales. Aunque procedían de cerdos que habían sido modificados genéticamente para que sus órganos evitaran el rechazo inmediato por parte de los receptores humanos, esta estrategia probablemente requeriría un tratamiento de por vida con fármacos inmunosupresores. En cambio, cultivar órganos humanos en cerdos es una alternativa atractiva para los trasplantes porque los pacientes podrían recibir órganos derivados de sus propias células madre, lo que no debería provocar un ataque inmunológico.

Izpisúa Belmonte y otros investigadores han logrado algunos avances hacia este objetivo. Por ejemplo, la bióloga de células regenerativas Mary Garry de la Universidad de Minnesota y sus colegas insertaron células madre humanas en embriones de cerdos tempranos que habían sido alterados genéticamente para impedir el crecimiento de tejidos específicos. Cuando se implantaron en una madre cerda sustituta, los embriones utilizaron células humanas para construir algunos de los tejidos que no podían generar por sí mismos. Hasta ahora, los investigadores han demostrado que estos embriones de cerdo pueden desarrollar músculo humano y revestimiento de vasos sanguíneos. Pero nadie ha podido inducir a estos embriones a producir órganos que contengan múltiples tipos de células.

Un equipo dirigido por los biólogos de células madre Liangxue Lai, Zhen Dai, Miguel Esteban y Guangjin Pan del Instituto de Biomedicina y Salud de Guangzhou pensó que sabían por qué: las células madre humanas eran débiles y no estaban sincronizadas con sus vecinas de células de cerdo. Para solucionar el primer problema, los investigadores modificaron genéticamente las células humanas para aumentar la actividad de dos genes. Las células de un embrión compiten entre sí, y este cambio impulsó la capacidad de las células humanas para competir con las células de cerdo y las disuadió de suicidarse.

El segundo problema se produjo porque las células humanas estaban en una etapa de desarrollo mas  delante que sus equivalentes porcinos. Para superar ese obstáculo, los científicos cultivaron células humanas en un medio de cultivo recientemente ideado que las devolvió a una etapa de desarrollo anterior. Como resultado, las células humanas podrían integrarse mejor con las células porcinas vecinas.

Luego, los científicos insertaron estas células madre humanas mejoradas en embriones de cerdo que habían sido modificados genéticamente para carecer de la capacidad de desarrollar un riñón. Después de implantar los embriones en cerdas madres sustitutas, los investigadores permitieron que se desarrollaran durante aproximadamente un mes y luego los retiraron para su análisis. Algunos de los embriones de cerdo contenían riñones humanos primordiales, informa hoy el equipo en Cell Stem Cell. Hasta el 65% de las células de estos órganos eran humanas, lo que indica que las células madre habían generado células renales en su entorno porcino.

Un primer plano muestra células humanas (rojo) en un riñón humano desarrollado en un cerdo.WANG, XIE, LI, LI, ZHANG ET AL./CELL STEM CELL

El cultivo de órganos humanos en cerdos también plantea cuestiones éticas. Las células humanas podrían terminar en el cerebro o el sistema reproductivo de los animales, por ejemplo, alterando potencialmente sus capacidades mentales o incluso dando lugar a espermatozoides u óvulos que tengan genes humanos. Los científicos encontraron algunas células de origen humano en el cerebro y la médula espinal de los embriones, pero no detectaron ninguna en el sistema reproductivo. Para hacer avanzar la estrategia de trasplante, es posible que los investigadores tengan que realizar alteraciones genéticas adicionales en las células madre humanas para evitar esta infiltración, dice Esteban.

El enfoque que siguieron Esteban y sus colegas para reforzar las células madre antes de su inserción en los embriones "es muy sólido", dice el biólogo de células madre Zhongwei Li de la Universidad del Sur de California. Pero quedan dudas sobre las células del riñón humano en los embriones. “¿Son buenas células renales? No tenemos la evidencia”. Y la gran pregunta, añade Li, es si los investigadores podrán fabricar un riñón en etapa adulta.

Garry, cofundador de una empresa que intenta producir órganos humanos en cerdos, advierte que las modificaciones genéticas que los investigadores realizaron en las células madre humanas pueden provocar cáncer. También quiere ver más análisis de las células humanas de los riñones y de la función de los órganos. "Es imperativo demostrar que el riñón en desarrollo es humano y que estos cerdos sobreviven hasta el nacimiento y más allá".

Esteban dice que los investigadores planean dejar que embriones similares con células madre humanas se desarrollen durante más tiempo para determinar si se forma el riñón en etapa adulta. Advierte que el calendario para producir órganos listos para trasplantes es incierto. Pero él es optimista. "Creo que dentro de una década esto puede ser una realidad".

Fuente: https://www.science.org/content/article/early-stage-human-kidneys-grown-pigs-first-time