16 de Mayo de 2022
Medicina

Crean organoides funcionales de glándulas lacrimales a partir de células madre

Estos organoides son capaces de desarrollarse aún más y producir proteínas típicas de la lágrima al trasplantarse en ratones.

Foto [iStock/Solidcolours]

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.

Con este objetivo en mente, múltiples grupos de científicos están trabajando en la actualidad para el desarrollo de versiones simplificadas o inmaduras (organoides) de estas glándulas. Hace unas semanas, investigadores de Japón y Reino Unido mostraron al mundo la creación de unos novedosos organoides de glándulas lacrimales a partir de células madre humanas. Los detalles sobre la producción de estos elementos y su funcionamiento se han publicado en la revista Nature.


Para la creación de dichos organoides los científicos emplearon células madre pluripotentes humanas de distintos orígenes (tanto de células madre embrionarias como de células madre pluripotentes inducidas), que tienen la capacidad para multiplicarse indefinidamente y para diferenciarse a multitud de tipos celulares diferentes.


En un primer paso, cultivaron estas células en el laboratorio bajo el estímulo de diversas moléculas para crear organoides en dos dimensiones (planos) que se asemejan a ojos. Después, aislaron un tipo particular de células mediante la selección de marcadores definidos (proteínas típicas de las células de las glándulas lacrimales en una fase temprana de desarrollo) y las cultivaron bajo unas condiciones particulares. Pasados unos días, estas células se organizaban por sí mismas (mediante ramificaciones y brotes) en organoides tridimensionales similares a glándulas lagrimales, con sus características estructuras con conductos para secretar lágrima.

Los organoides producidos por los investigadores tenían múltiples rasgos biológicos en común con las glándulas lacrimales: su organización celular, la expresión de los genes y también la presencia de proteínas típicas.

Para comprobar si estos organoides eran capaces de madurar (es decir, de adquirir características y funciones propias de glándulas lacrimales completamente desarrolladas), trasplantaron estas agrupaciones celulares en ratas, al lado de sus ojos. A estas ratas se les extirpó parte o la totalidad de sus glándulas lagrimales para comprobar si los organoides implantados podían sustituir su función.


Los científicos comprobaron que estos organoides maduraban y eran capaces de producir proteínas típicas de la lágrima, como lisozima y lactoferrina, y también desarrollar conductos más elaborados en su interior para la liberación de sustancias. Además, la expresión de genes de estos organoides trasplantados encajaba con la de las glándulas lacrimales y no con otros tipos de glándulas o de tejidos de la superficie epitelial del ojo.


Por primera vez, se ha conseguido generar estos organoides funcionales de glándulas lagrimales a partir de células madre pluripotentes inducidas, que pueden crearse a partir de células adultas. Esto abre la posibilidad en el futuro de generar organoides a partir de cualquier célula de una persona con alteraciones en sus glándulas lagrimales para así reemplazarlas sin que existan problemas de rechazo inmunitario. Además, estos organoides también pueden desarrollarse como modelos biológicos de enfermedades de dicha glándula, y así utilizarlos como método de screening para evaluar potenciales tratamientos.

 

Esther Samper

Referencia: «Generation of 3D lacrimal gland organoids from human pluripotent stem cells», Ryuhei Hayashi et al. en Nature, vol. 605, págs. 126-131, 20 de abril de 2022.

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