Cuando un espermatozoide fecunda un óvulo comienza un proceso de comunicación intercelular que pone en marcha el desarrollo embrionario. Este fenómeno biológico es extremadamente complejo y desconocido en muchos aspectos. El envío de señales químicas y mecánicas de forma coordinada entre las células empuja a cada una de ellas a multiplicarse, diferenciarse en cada tipo celular y situarse en el embrión con suma precisión. Es una gran coreografía microscópica de incontables pasos que, cuando se ejecuta al unísono y en armonía, da lugar a un nuevo organismo.

Uno de los obstáculos que complica conocer el desarrollo embrionario en los mamíferos radica en la necesidad de un útero a partir de ciertas etapas de la gestación, en las que empiezan a generarse con más detalle los diferentes órganos y tejidos. La presencia del útero impide a los científicos visualizar de forma directa lo que ocurre en el embrión. Por lo tanto, desarrollar embriones viables fuera del útero materno permitiría investigar con más profundidad los procesos celulares implicados en el desarrollo en las fases más avanzadas. Hasta ahora, este ha sido un territorio bastante inexplorado debido a las limitaciones técnicas.

Ahora, un equipo internacional de científicos, con un papel destacado de la Universidad de Cambridge, ha descrito en la revista Nature los embriones sintéticos de ratón más desarrollados fuera del útero hasta la fecha. Para su obtención, no usaron ni óvulos ni espermatozoides, sino una mezcla de tres tipos diferentes de células madre embrionarias y extraembrionarias. Lograron guiarlas en la creación de un embrión al inducir la expresión de un conjunto de genes y recrear un entorno propicio, similar al que tiene lugar tras la fecundación del óvulo. Este entorno se consiguió mediante dispositivos especiales que simulaban diversas condiciones del útero del ratón: presión atmosférica, movimiento, aporte de nutrientes, etcétera.

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El corazón humano es, a grandes rasgos, un tubo muscular enrollado de forma helicoidal, como una toalla que se enrolla sobre sí misma. Este plegamiento particular, que se produce por rotación y torsión, tiene lugar durante la fase embrionaria y es determinante en el bombeo eficiente de la sangre por este órgano. La mayor contribución del cardiólogo español Francisco Torrent Guasp fue precisamente el descubrimiento y la descripción del característico enrollamiento muscular de los ventrículos del corazón. Su trabajo lo convirtió en uno de los científicos más relevantes en la investigación de la anatomía y estructura del corazón, hasta el punto de ser candidato al premio Nobel.

Esta peculiar organización del corazón, con múltiples capas de músculos que se alinean helicoidalmente en diferentes ángulos, supone todo un reto para la creación de un corazón bioartificial que sea del todo funcional en el ser humano. Las técnicas usadas en la última década cuentan con importantes limitaciones a la hora de recrear las estructuras helicoidales de este órgano. Por un lado, con la impresión 3D es posible un gran control de la forma del tejido y el órgano, pero el proceso de fabricación de estructuras complejas a nivel microscópico es muy lento. Por otro, con el electrohilado es posible definir con precisión diferentes características de las fibras, pero no su organización en 3D.

Ahora, un grupo interdisciplinar de investigadores de la Universidad Harvard ha presentado al mundo una nueva técnica, más avanzada, que permite crear estructuras con una mayor similitud al esqueleto fibroso (la matriz extracelular) del corazón. Su trabajo se ha publicado en la revista Science, donde se muestra con detalle el funcionamiento y el potencial de este método para generar estructuras cardíacas, un método que supera las limitaciones de otras técnicas.

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Los organoides, versiones simples y en miniatura de órganos producidos in vitro, están revolucionando la forma en la que los científicos estudian el funcionamiento de las células, los tejidos y los órganos del cuerpo humano. Estos elementos biológicos en 3D permiten tener un conocimiento más profundo y cercano a lo que ocurre en el interior del organismo. Además, los organoides son una gran ayuda para conocer con más detalle el desarrollo de órganos en el embrión/feto.

En el campo de la farmacología, el uso de organoides se está extendiendo como una estrategia más precisa que los cultivos celulares en 2D para la evaluación de la toxicidad y eficacia de diversos tratamientos, antes de pasar a modelos animales. El último gran avance en este ámbito se ha publicado en la revista Nature Cancer. Un consorcio internacional de científicos, en el que han participado investigadores del Instituto de Investigación Biomédica de Barcelona, ha descubierto el anticuerpo MCLA-158 (de nombre comercial Petosemtamab), eficaz contra diferentes tumores epiteliales en ratones, gracias a un cribado masivo a partir de un biobanco compuesto por organoides.

El biobanco de organoides se creó a partir de células de pacientes con cáncer colorrectal, algunos de ellos también sufrían metástasis (la invasión de las células cancerosas a otros tejidos a distancia) en el hígado, y también a partir de muestras de mucosa de colón de personas sanas. La ventaja de estos organoides con células tumorales es que comparten ciertas características con los tumores presentes en los pacientes, como su organización y estructura.

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Las glándulas lagrimales se sitúan en la parte superior y externa de los ojos (detrás de los párpados y por debajo de las cejas) y son indispensables para mantener los globos oculares limpios, lubricados e hidratados. El fluido lagrimal que producen estas glándulas está compuesto sobre todo por agua, aunque también contienen glucosa, oxígeno, urea, diversas sales minerales como cloruro de sodio y una gran diversidad de proteínas (factores de crecimiento, proteínas antibacterianas, interleucinas, inmunoglobulinas…), entre otras sustancias.

En algunas personas afectadas por ciertas enfermedades, las glándulas lacrimales pueden sufrir daños y una alteración marcada de su función. Esto conlleva una gran disminución de la producción de lágrima, lo que desencadena un ojo seco. Los síntomas asociados más comunes son ardor, picazón, escozor o sensación de arenilla en los ojos. Enfermedades como el síndrome de Sjögren (provocada por una reacción autoinmunitaria) o edades avanzadas conllevan con frecuencia una importante afectación crónica de dichas glándulas.

En estos casos, más allá del uso de lágrimas artificiales, no existen tratamientos específicos que consigan recuperar la función de estas glándulas, ya que la capacidad de estas para regenerarse es mínima. El desarrollo de modelos biológicos más o menos complejos en el laboratorio podría facilitar el descubrimiento de terapias eficaces o, en el más optimista de los escenarios futuros, podría ser un primer paso para la generación de glándulas funcionales que pudieran trasplantarse en los pacientes.

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Las células madre hematopoyéticas (CMH), que producen muchos de los componentes que forman la sangre, como los glóbulos rojos, las plaquetas y los glóbulos blancos, tienen una gran capacidad para multiplicarse y diferenciarse en diferentes tipos celulares. Estas células se encuentran sobre todo en la médula ósea y, en menor proporción, en la sangre de las personas adultas. Sin embargo, en el feto estas células predominan en el hígado, donde proliferan a gran velocidad.

Gracias a esta especial habilidad regenerativa, la medicina lleva empleando estas células procedentes del cordón umbilical o de la médula ósea desde hace más de 60 años: ya sea en el tratamiento de pacientes con algunos tipos de cáncer (linfomas y leucemias), como también para restaurar la creación de células sanguíneas sanas en aquellas personas cuyas CMH han dejado de funcionar o funcionan mal. Además, en casos muy especiales, estas células han conseguido eliminar el VIH del cuerpo de algunas personas o provocar la remisión de la enfermedad de Crohn.

A pesar de los numerosos éxitos terapéuticos que ha conseguido el trasplante de CMH, su eficacia terapéutica está limitada por diversos factores. La expansión de estas células en el laboratorio, cuando se necesitan en grandes cantidades, conlleva la pérdida de su gran capacidad regenerativa. Conocer mejor qué mecanismos están involucrados en que estas células mantengan su capacidad para anidar en los tejidos, al tiempo que conservan su habilidad para proliferar y generar diferentes células sanguíneas, podría ser clave para solventar el anterior problema.

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