Un equipo de científicos de la Universidad de Duisburg-Essen (Alemania) ha dado un paso decisivo hacia la medicina personalizada en enfermedades respiratorias y cáncer de pulmón. Los investigadores han desarrollado un método automatizado y relativamente sencillo para fabricar organoides pulmonares (diminutas estructuras tridimensionales que imitan las células y funciones básicas del pulmón humano) en serie. El avance, publicado en Frontiers in Bioengineering and Biotechnology, podría acelerar el desarrollo de fármacos y permitir que, en un futuro, cada paciente disponga de su "mini pulmón" para probar distintos tratamientos antes de aplicarlos en la clínica.

Hasta ahora, los organoides -considerados una alternativa prometedora a los modelos animales- requerían un trabajo manual muy delicado y lento, lo que dificultaba su uso a gran escala. La nueva técnica automatizada cambia ese escenario. "El mejor resultado por ahora es, sencillamente, que funciona", celebra Diana Klein, investigadora principal del estudio. "Esto significa que los organoides pulmonares pueden producirse mediante un proceso automatizado y servir como un excelente modelo de enfermedad".

Los organoides contienen distintos tipos de células presentes en el pulmón real, por lo que reproducen mejor la complejidad de este órgano que las líneas celulares tradicionales. Esto abre la puerta a evaluar fármacos experimentales en fases tempranas, y de manera más fiable, reduciendo además la necesidad de recurrir a animales de laboratorio. Según Klein, el siguiente paso será aplicar estos organoides en sistemas de cribado de alto rendimiento, capaces de poner a prueba decenas de opciones terapéuticas de forma simultánea. Esto podría agilizar el desarrollo de medicamentos personalizados e, incluso, anticipar cómo respondería cada paciente a distintos tratamientos, desde fármacos antitumorales hasta radioterapia.

El proceso

El proceso comienza con células madre, que se cultivan en placas especiales hasta alcanzar la cantidad necesaria. Después, estas células se desprenden de la superficie y se colocan en placas antiadherentes, donde espontáneamente forman pequeños agregados celulares conocidos como cuerpos embrionarios. A continuación, los científicos añaden factores de crecimiento propios del desarrollo pulmonar, que guían la transformación de esas células en una mezcla de tipos celulares similares a los que conforman los bronquiolos y alvéolos.

La innovación llega en la fase posterior: los cuerpos embrionarios se colocan en un biorreactor, un tanque con una membrana en movimiento continuo que mantiene los nutrientes en circulación. Allí permanecen cuatro semanas, desarrollándose hasta convertirse en organoides pulmonares. En paralelo, el equipo cultivó un grupo de organoides de forma manual para compararlos.

Tras semanas de análisis mediante microscopía, inmunofluorescencia y secuenciación de ARN, ambos grupos mostraban las estructuras básicas del tejido pulmonar, incluidos los alvéolos y vías respiratorias, así como los tipos celulares epiteliales y mesodérmicos esperados. Hubo diferencias en las proporciones celulares -los organoides manuales tenían más células alveolares- pero el funcionamiento general era similar. Además, los generados en el biorreactor crecieron algo más y resultaron más numerosos.

Fabricar grandes cantidades

La capacidad de fabricar grandes cantidades de organoides sin intervención manual supone un posible punto de inflexión. Para enfermedades pulmonares como la EPOC o la fibrosis pulmonar, y para el cáncer de pulmón, disponer de un modelo rápido, reproducible y de origen humano podría transformar el desarrollo de nuevas terapias.

Aun así, los investigadores reconocen que queda camino por recorrer. Los organoides actuales no reproducen por completo la complejidad del pulmón real; por ejemplo, carecen de vasos sanguíneos o células del sistema inmunitario. "No tenemos flujo sanguíneo, lo que hace que las condiciones sean bastante estáticas", admite Klein. Pero esto no invalida su utilidad para evaluar cómo reaccionan las células ante distintos tratamientos.

"Puede que estos sistemas no sean tan complejos como un organismo completo, pero proceden de células humanas y representan lo que encontramos en los pacientes", concluye la científica, convencida de que la fabricación automatizada de organoides abre una ventana real hacia tratamientos más precisos y personalizados.