Mini órganos con vasos sanguíneos: el avance científico que impulsa la medicina regenerativa

En la búsqueda por entender y tratar enfermedades complejas, la biotecnología dio un paso decisivo: la creación de organoides humanos —mini órganos cultivados en laboratorio— que logran desarrollar redes de vasos sanguíneos funcionales.

Este avance, fruto del trabajo de equipos internacionales y publicado en revistas científicas como Science, permite por primera vez contar con modelos de corazón, pulmón, hígado e intestino mucho más fieles a los órganos humanos reales. La noticia difundida por Nature, podría marcar un antes y un después para la investigación biomédica y la medicina traslacional.

Desde hace más de una década, los organoides se convirtieron en protagonistas de los laboratorios. Concebidos a partir de células madre pluripotentes, estos pequeños ensamblajes tridimensionales simulan la arquitectura y la función de tejidos humanos. Gracias a ellos, los científicos pueden estudiar el desarrollo de enfermedades, probar medicamentos y explorar mecanismos del desarrollo humano.

Sin embargo, existía una restricción clave con la falta de vasos sanguíneos. Esta carencia limitaba su tamaño, madurez y complejidad biológica, disminuyendo su utilidad para aplicaciones prácticas. Ryuji Morizane, nefrólogo y biólogo de células madre en el Massachusetts General Hospital, lo expresó con claridad: “La vascularización de organoides es un tema candente”.

Al no contar con una red vascular, los mini órganos no pueden recibir suficiente oxígeno y nutrientes, lo que impide que funciones fundamentales, como el filtrado de sangre en el riñón o el intercambio de gases en el pulmón, se reproduzcan fielmente.

Previamente, el principal enfoque para vascularizar organoides consistía en unir tejidos vasculares cultivados por separado a otros tejidos, formando estructuras llamadas “assembloides”. Sin embargo, estos ensambles no lograban replicar la organización ni la madurez de los órganos naturales.

El cambio llegó cuando investigadores, entre ellos un grupo en la Universidad de Michigan, detectaron un fenómeno inesperado: al cultivar células epiteliales, se desarrollaban espontáneamente también células endoteliales, propias del revestimiento de los vasos sanguíneos.

Anteriormente esto se consideraba una “contaminación”, pero se transformó en una oportunidad. De esta manera, los equipos científicos en una investigación, decidieron potenciar y coordinar el crecimiento conjunto de ambos tipos celulares.

El reto técnico era notable, ya que las señales moleculares que inducen la formación de células epiteliales y vasculares suelen contraponerse. Pero la respuesta estuvo en modular cuidadosamente las condiciones del cultivo con un cóctel de moléculas y el control temporal de dosis, permitiendo que ambas linajes coexistieran.

Los resultados experimentales evidenciaron el salto de calidad. Organoides pulmonares trasplantados a ratones fueron capaces de madurar, mostrando variedades celulares presentes en los alvéolos (lugar donde se produce el intercambio de gases).

Además, al situar las células sobre andamiajes tridimensionales, lograron formar espontáneamente sacos alveolares, un indicio de que la presencia de células vasculares favorece la formación de tejidos variados y complejos.

Por su parte, Nature informó que estos nuevos organoides pulmonares se usaron enseguida para investigar la Displasia Alveolocapilar con Desalineación de Venas Pulmonares (ACDMPV), una enfermedad rara que afecta a recién nacidos y está asociada a mutaciones en el gen FOXF1.

En paralelo, el equipo dirigido por el Dr. Oscar Abilez en Stanford Medicine produjo mini corazones y mini hígados con redes vasculares funcionales. Tras experimentar con 34 combinaciones distintas de factores de crecimiento, detectaron una fórmula “condición 32” que favoreció la generación de organoides cardíacos con cardiomiocitos, células endoteliales y musculares lisas.

Las imágenes de microscopía 3D permitieron visualizar cómo estas células se organizaban: las musculares lisas se situaban en el núcleo del mini órgano, rodeados por una capa de células endoteliales que conformaban vasos sanguíneos ramificados extremadamente similares a los capilares humanos. “Teníamos todos estos otros tipos de células que se encuentran en el corazón. Eso resultó inesperado en el buen sentido”, destacó Abilez.

Pese al avance, los organoides vascularizados actuales imitan solo las primeras etapas del desarrollo fetal. Josef Penninger, ingeniero genético en el Helmholtz Centre for Infection Research (Alemania) explicó que, en el futuro, será imprescindible combinar tanto assembloides (ensamblaje de diferentes tejidos) como el crecimiento conjunto para crear modelos que simulen el funcionamiento orgánico completo.

Un desafío pendiente es la creación de vasos sanguíneos de mayor calibre, así como la integración de estructuras complementarias como el sistema linfático. Sumado a que otra frontera será hacer circular sangre real a través de estos vasos. “Es un campo realmente fascinante”, concluyó Penninger. Con esta evolución se permitiría observar reacciones fisiológicas y enfermedades en condiciones próximas a la realidad clínica.

La obtención de mini órganos con vasos sanguíneos propios representa un salto para la biotecnología y abre nuevas vías para la comprensión de las enfermedades y el diseño de terapias innovadoras. Los esfuerzos se centran ahora en perfeccionar la vascularización y en dotar a estos modelos de sistemas completos, para acercarse a la funcionalidad de los órganos humanos reales.