Un equipo internacional de investigadores dirigido por la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur NTU Singapur ha desarrollado 'riñones en miniatura' en el laboratorio que podrían usarse para comprender mejor cómo se desarrollan las enfermedades renales en pacientes individuales.
Los mini riñones, conocidos como organoides renales, se cultivaron fuera del cuerpo a partir de células de la piel derivadas de un solo paciente con enfermedad renal poliquística, una de las causas hereditarias más comunes de insuficiencia renal en adultos.
Los investigadores reprogramaron estas células para obtener células madre pluripotentes específicas del paciente, que, en las condiciones adecuadas, pueden convertirse en organoides renales similares a los riñones fetales humanos en los primeros tres a seis meses de desarrollo.
Los organoides renales se usaron para validar los efectos terapéuticos de dos moléculas de fármacos con potencial para tratar la enfermedad renal poliquística genética, lo que demuestra que la investigación podría ser de gran valor para desarrollar tratamientos personalizados para personas con esta enfermedad.
Los enfoques existentes para probar tratamientos potenciales a través de este 'examen de detección de drogas' no tienen en cuenta el hecho de que los errores genéticos que causan enfermedades renales varían de un paciente a otro.
Al generar células madre pluripotentes inducidas de un paciente adulto con una enfermedad renal genética y luego cultivar organoides renales a partir de ellas, el equipo de investigación ha allanado el camino para adaptar los planes de tratamiento específicos para cada paciente, que podrían extenderse a un rango deenfermedades renales
La investigación, dirigida por el profesor asistente de NTU Singapur Xia Yun y su equipo, que incluye al profesor asistente de NTU Foo Jia Nee y al profesor Juan Carlos Izpisua Belmonte del Instituto Salk de Estudios Biológicos, en San Diego, California, se publicó en Célula madre celular en julio de 2019.
El profesor asistente Xia de la NTU Lee Kong Chian School of Medicine LKCMedicine, dijo: "La composición genética de un paciente está estrechamente entrelazada con la forma en que se desarrollará su enfermedad renal, ya que el tipo de mutación dentro del gen causante de la enfermedad puede diferir depaciente a paciente.
"Nuestros organoides renales, crecidos de las células de un paciente con enfermedad renal poliquística hereditaria, nos han permitido descubrir qué medicamentos serán más efectivos para este paciente específico. Creemos que este enfoque puede extenderse para estudiar muchos otros tiposde enfermedad renal, como la nefropatía diabética "
El profesor Juan Carlos Izpisua Belmonte, colaborador internacional de este estudio, dijo: "Aunque todavía estamos bastante lejos de usar estos organoides renales para la terapia de reemplazo, este estudio ha dado un pequeño paso más hacia este objetivo final".
Nuevas ideas sobre el desarrollo del riñón humano
Los organoides renales desarrollados por Asst Prof Xia y su equipo también pueden ofrecer nuevas ideas sobre el desarrollo de los riñones humanos, que actualmente no pueden estudiarse en profundidad debido a las preocupaciones que rodean la investigación con células madre humanas.
Si bien el origen de las redes de vasos sanguíneos renales no se conoce completamente, se acepta ampliamente que un tipo de célula madre conocida como 'progenitores vasculares' está involucrado en su formación al convertirse en células de vasos sanguíneos.
Al examinar la información genética dentro de las células individuales del organoide, el equipo dirigido por NTU también descubrió una nueva fuente de células madre que contribuyen a hacer estas redes de vasos sanguíneos: las células progenitoras de nefronas. Antes de este descubrimiento, estas células solo se conocíancomo precursores de las nefronas, las unidades de filtración del riñón.
El profesor asistente de medicina de NTU LKC, Foo Jia Nee, dijo: "Observamos un desarrollo muy robusto y consistente de las redes de vasos sanguíneos dentro de nuestros organoides renales, lo que abre nuevas puertas para investigar el origen del desarrollo de las redes de vasos sanguíneos renales, que todavía no se comprende completamenteUsando esta novedosa plataforma organoide, descubrimos inesperadamente una nueva fuente de vasos sanguíneos renales que pueden mejorar nuestra comprensión del desarrollo renal ".
Los mini riñones también se pueden usar para comprender mejor el desarrollo de nefronas en el riñón. El número de nefronas al nacer se correlaciona inversamente con la incidencia de hipertensión e insuficiencia renal más adelante en la vida. Nacer con un alto número de nefronas parece proporcionarcierto grado de protección contra estas condiciones.
El profesor Asst Xia dijo: "Una comprensión profunda del desarrollo del riñón embrionario humano, especialmente cómo los factores ambientales influyen en el proceso, puede ayudarnos a desarrollar formas de promover un alto número de nefronas de nacimiento para los fetos a medida que se desarrollan durante el embarazo"
El científico de células madre Dr. Jonathan Loh Yuin-Han, investigador principal sénior del Instituto de Biología Molecular y Celular de la Agencia de Ciencia, Tecnología e Investigación, que no participó en el estudio, dijo: "Los nuevos organoides renales vascularizados creadospor Xia Yun y su equipo representan un avance transformador en el campo. Los organoides modelan las características anatómicas y funcionales del órgano real, por lo que proporcionan una visión profunda de los procesos de desarrollo renal. Esto podría inspirar futuros trabajos en mini órganos bioingeniería individualizados para su aplicación enmedicina personalizada y tratamiento de enfermedades complejas "
Comprender el funcionamiento interno de un riñón enfermo
Para estudiar los efectos de la enfermedad renal poliquística genética, la profesora Asst Xia y su equipo primero tomaron células adultas regulares de un paciente adulto con la enfermedad y las reprogramaron genéticamente en células madre.
La creación de estas células madre pluripotentes inducidas es necesaria porque el cuerpo humano adulto no tiene células madre de riñón. Luego se agregan dos productos químicos esenciales para dirigir estas células madre pluripotentes inducidas a crecer en organoides renales.
Cuatro a cinco semanas después, estos organoides desarrollaron quistes llenos de líquido que son característicos de la enfermedad. Esto indicaba que estaban listos para ser utilizados para probar la eficacia de posibles candidatos a fármacos para el desarrollo de fármacos.
Se puede emplear el mismo enfoque para generar organoides renales a partir de células madre derivadas de individuos sanos. Cuando estos organoides renales se implantaron en ratones, la red de vasos sanguíneos de estos mini riñones se conectó con éxito con el sistema de circulación del ratón huésped y desarrolló un sistema más maduroarquitectura capaz de filtración preliminar y reabsorción.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad Tecnológica de Nanyang . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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