Científicos desarrollan esófago humano en el laboratorio

Diminutos organoides permiten el diagnóstico personalizado de enfermedades y terapias regenerativas.

Han usado células madre pluripotentes para cultivar organoides esofágicos humanos.

Esta es la primera vez que han podido desarrollar tejido esofágico humano completamente a partir de células madre pluripotentes (PSC), que pueden formar cualquier tipo de tejido en el cuerpo.

Publicado en la revista Cell Stem Cell, el estudio es el último avance de los investigadores del Cincinnati Children’s Center para Stem Cell and Organoid Medicine (CuSTOM).

El centro está desarrollando nuevas formas de estudiar los defectos congénitos y las enfermedades que afectan a millones de personas con trastornos gastrointestinales, como reflujo gástrico, cáncer, etc.

El trabajo está conduciendo a nuevos métodos de diagnóstico personalizados y se centró en parte en desarrollar terapias regenerativas de tejido para tratar o curar desórdenes GI.

Los científicos de Cincinnati Children’s y sus colaboradores multi-institucionales ya han usado PSC para bioingeniería de intestino humano, estómago, colon e hígado.

“Los trastornos del esófago y la tráquea son tan prevalentes en las personas que los modelos organoides del esófago humano podrían ser muy beneficiosos”, dijo Jim Wells, PhD, director científico de CuSTOM e investigador principal del estudio.

“Además de ser un nuevo modelo para estudiar los defectos congénitos como la atresia esofágica, los organoides pueden usarse para estudiar enfermedades como la esofagitis eosinofílica y la metaplasia de Barrett, o para bioingeniería del 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, como la atresia esofágica, un estrechamiento o malformación del esófago causado por mutaciones genéticas.

Además, hay varias enfermedades que pueden afligir a las personas más adelante en la vida.

Algunos incluyen cáncer de esófago, enfermedad por reflujo gastroesofágico (ERGE) o una rara dolencia llamada acalasia, una enfermedad que afecta los músculos del esófago inferior y previene la contracción del órgano y el paso de los alimentos.

Todas las condiciones necesitan mejores tratamientos, señalan los investigadores.
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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 pueda crecer a partir de las propias células de una persona.

Los científicos basaron su nuevo método para usar PSCs humanos en organoides esofágicos generales en manipulaciones paso a paso, cronometradas y precisas de señales genéticas y bioquímicas que forman un patrón y forman endodermo embrionario y tejidos del intestino anterior.

Se enfocaron en parte en el gen Sox2 y su proteína asociada, que ya se sabe que desencadenan condiciones 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.

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 a convertirse 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 investigadores 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 los organoides esofágicos e identifica futuros proyectos para avanzar en el potencial terapéutico eventual de la tecnología, según Wells.

Esto incluye el uso de los organoides para examinar la progresión de enfermedades específicas y defectos congénitos que afectan el esófago.

Fuente: Science Daily