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| Imagen de Roy Buri en Pixabay |
En una primicia mundial, los investigadores han logrado cultivar riñones humanizados en etapa temprana en embriones de cerdo, lo que aumenta el potencial de utilizar animales para cultivar órganos humanos para trasplantes.
Los riñones son los órganos más comúnmente trasplantados en humanos, con más de 25,000 trasplantes de riñón realizados en los EE. UU. en 2022, provenientes de donantes vivos y fallecidos. Sin embargo, la lista de espera para recibir un riñón puede ser notoriamente larga: más de 90.000 personas esperaban una donación en 2020 y casi 5.000 morían cada año antes de recibirla.
Los científicos que investigan alternativas a la donación de persona a persona han explorado los xenotrasplantes, el trasplante de órganos animales a humanos. Dado que el sistema inmunológico humano está preparado para rechazar órganos de otras especies, esto ha involucrado principalmente riñones de cerdo genéticamente modificados.
Sin embargo, un nuevo estudio buscó ir un paso más allá al desarrollar embriones con células humanas y porcinas, conocidas como quimeras, con la esperanza de producir riñones humanizados en un cerdo.
Esta investigación ya se ha intentado antes, pero sin éxito.
"Se han producido órganos de rata en ratones y órganos de ratón en ratas, pero los intentos anteriores de cultivar órganos humanos en cerdos no han tenido éxito", dijo el autor principal Liangxue Lai en un comunicado.
Los intentos anteriores de producir quimeras tuvieron problemas debido a que las células de cerdo superaban a las células humanas (qué cerdos) y las células de ambas especies tenían necesidades fisiológicas diferentes y específicas. Para superar esto, el estudio actual realizó varias modificaciones.
Utilizando CRISPR, los científicos modificaron genéticamente los embriones de cerdo para que dependieran de células humanas con genes para el desarrollo renal, lo que impidió que las células humanas fueran superadas. También utilizaron células madre humanas que fueron diseñadas para integrarse mejor con las células de cerdo. Ambos cambios hicieron que las células humanas tuvieran menos probabilidades de autodestruirse.
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| Un primer plano de células de riñón humanizadas (fluorescencia roja) dentro de un embrión quimérico en comparación con un embrión de cerdo normal o "salvaje". Crédito: Wang, Xie, Li, Li y Zhang et al./Cell Stem Cell (CC BY-SA 4.0) |
Los embriones quiméricos resultantes se cultivaron en nutrientes optimizados para satisfacer las necesidades de ambas especies y luego 1.820 de ellos se transfirieron a cerdas sustitutas. Después de 25 o 28 días, se interrumpió la gestación y se extrajeron los embriones para su análisis.
De los cinco embriones extraídos con éxito, los investigadores descubrieron que todos tenían riñones estructuralmente normales para su etapa de desarrollo, incluidas estructuras celulares tempranas que formarían la conexión entre el riñón y la vejiga. En cuanto a la proporción entre cerdo y humano, encontraron que entre el 50 y el 60 por ciento de las células renales eran humanas.
También era importante para el equipo determinar si las células humanas se habían desplazado más allá de los riñones y contribuido al desarrollo de otras regiones del embrión de cerdo, en particular el cerebro; de ser así, habría graves implicaciones éticas.
"Descubrimos que si se crea un nicho en el embrión de cerdo, las células humanas entran naturalmente en estos espacios", dijo el autor Zhen Dai. "Vimos sólo muy pocas células neurales humanas en el cerebro y la médula espinal y ninguna célula humana en la cresta genital, lo que indica que las células madre pluripotentes humanas no se diferenciaban en células germinales".
Si bien los resultados del estudio acercan un paso más a la realidad los riñones humanos totalmente funcionales, cultivados en animales, todavía queda un largo camino por recorrer antes de que se pueda lograr esa realidad.
Por ejemplo, los órganos humanos están compuestos de múltiples tipos diferentes de células. Los riñones humanizados de este estudio contenían solo un subconjunto de células humanas, lo que podría provocar un rechazo inmunológico si crecieran por completo y se trasplantaran.
"Debido a que los órganos no están compuestos de un solo linaje celular, para tener un órgano donde todo provenga del ser humano, probablemente necesitaríamos diseñar los cerdos de una manera mucho más compleja y eso también trae algunos desafíos adicionales", dijo el senior autor Miguel A. Esteban.
En cuanto a si estos desafíos se superarán y brindarán una solución sólida a la escasez de órganos de donantes, sólo el tiempo lo dirá.
El estudio se publica en la revista Cell Stem Cell.