Crean minicerebroides a partir de tejido fetal humano para estudiar el cáncer infantil

Investigadores del Centro de Oncología Pediátrica Princesa Máxima y el Instituto Hubrecht, ambos del Países Bajos, han logrado generar in vitro modelos de cerebro miniatura –organoides– a partir de tejido cerebral fetal humano. Al contrario que en ensayos previos, en los que se cultivaban cerebroides a partir de células madre pluripotentes o embrionarias, la nueva técnica permite que el tejido cerebral se configure de forma autónoma en estructuras tridimensionales similares a las del órgano real.

"Los organoides son agrupaciones multicelulares creadas en el laboratorio que pueden reproducir algunas de las funciones del órgano al que representan", explica Lluís Montoliu, investigador en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) y en el CIBERER-ISCIII, en declaraciones a Science Media Centre. Según el artículo publicado en la revista Cell, los autores usaron a continuación la herramienta CRISPR-Cas9 para simular un tumor cerebral en los organoides, el glioblastoma, y estudiar su respuesta frente a los distintos fármacos. 

Las muestras tisulares procedían de donaciones para la investigación a partir de abortos en hospitales holandeses. Dirigidos por los doctores Delilah Hendriks, Hans Clevers y Benedetta Artegiani, los investigadores los fueron disponiendo hasta observar la configuración de nuevos tipos de organoides cerebrales de mayor calidad y complejidad celular, apunta Montoliu, "capaces de reproducir en cultivo muchos de los tipos celulares presentes en un cerebro humano". Por ejemplo, reaccionaban ante las señales de las moléculas relacionadas con el desarrollo de cada una de las regiones cerebrales.

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Todo ello en organoides que no superaban en tamaño a un grano de arroz. Sin embargo, su estructura en tres dimensiones contenía diferentes tipos de células cerebrales interesantes para los investigadores. Notablemente, las células gliales radiales externas, comunes al ser humano y sus ancestros evolutivos, que confirmaban la utilidad de los organoides como modelos médicos. También se encontraron las proteínas de las matrices extracelulales, el 'andamiaje' de las estructuras que conforman a la larga los órganos.

Dada la capacidad de los organoides para expandirse con rapidez, el equipo procedió a continuación a evaluar su potencial como modelo para los tumores cerebrales. Utilizando la edición genética que permite la técnica CRISPR-Cas9, introdujeron fallos deliberados en el gen TP53, relacionado con el cáncer. Tres meses después, las células cancerosas habían erradicado por completo a las sanas en los organoides modificados, lo que implicaba una ventaja de crecimiento típica de la formación de tumores.

La formación de las estructuras de los cerebroides. Artegiani, Hendriks, Clevers

A continuación, usaron CRISPR-Cas9 para desactivar TP53 y otros dos genes, PTEN y NF1, relacionados con el glioblastoma, el tumor cerebral más letal. En los siguientes seis meses, los investigadores pudieron probar la eficacia de diversos fármacos contra las células cancerosas. Fueron incluso capaces de replicar los mismos conjuntos de mutaciones para comparar los efectos de distintos tratamientos contra un mismo tumor, así como para replicar los resultados y reforzar la evidencia científica. De cara al futuro, plantean la introducción de los parámetros de bioética para determinar hasta dónde pueden llegar en la creación de estos minicerebros humanos.  

Por qué son necesarios

"Estas estructuras celulares han tenido mucho éxito en los últimos años, en particular, porque han permitido reemplazar muchos experimentos en los que se usaban animales de laboratorio", valora Montoliu. "Ahora bien, no son equivalentes a los órganos que modelan. Ni en complejidad ni en diversidad de tipos celulares. En mi opinión, el uso de organoides es complementario -no sustitutivo enteramente- a los experimentos con animales, que todavía siguen siendo indispensables". 

"Bienvenida sea esta evolución técnica y práctica en la generación de organoides de cerebro", prosigue el investigador del CSIC. "Es de esperar que los siguientes experimentos permitan obtener organoides similares derivados de cerebros fetales con alguna enfermedad neurológica, para evaluar su interés en el estudio de patologías que afectan al sistema nervioso central, dado que los que ahora se reportan derivan de fetos en principio sanos".

Sin embargo, el investigador recuerda que las enfermedades "aparecen por un mal funcionamiento del cuerpo, en su conjunto, con alteraciones en la interacción entre diferentes órganos y tejidos, con disfunciones en nuestro sistema inmunitario. Y todos estos aspectos, por el momento, no los podemos reproducir en organoides". Por tanto, "seguimos necesitando el uso estrictamente regulado de animales de experimentación, que complementan los avances en organoides como el que hoy se presenta ante la comunidad científica", concluye.