Esta imagen microscópica confocal muestra un organoide esofágico humano desarrollado por científicos a partir de células madre pluripotentes.

El esófago es un órgano que facilita activamente el paso de los alimentos desde la cavidad oral y la faringe hasta el estómago. Consiste en un epitelio escamoso estratificado, capas musculares y un sistema nervioso entérico que detecta el estiramiento y controla las contracciones musculares que ocurren en el tubo digestivo.

Para el estudio de enfermedades como la atresia esofágica, el carcinoma esofágico, la esofagitis eosinofílica, la acalasia y otros trastornos, se requieren modelos de tejido esofágico. Aunque tradicionalmente se ha recurrido a uso de ratones, existen diferencias sustanciales en la arquitectura del tejido entre el esófago del ratón y el ser humano, lo que enfatiza la importancia de tener modelos adecuados para la investigación.

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Un enfoque precursor

Los organoides tisulares humanos, obtenidos a partir de las células madre pluripotentes (PSC, por sus siglas en inglés), han demostrado ser excelentes modelos de fisiología y patología de los tejidos.

Este enfoque se ha utilizado para generar organoides humanos, incluyendo modelos respiratorios y gástricos, así como prototipos de intestino delgado, colon e hígado, entre otros. Sin embargo, hasta ahora no se cuenta con modelos de tejidos esofágicos derivados de PSC humanas.

En este sentido, un equipo de investigadores del Centro Infantil de Células Madre y Medicina Organoidea de Cincinnati, reporta haber cultivado un organoide esofágico humano a partir del uso de células madre pluripotentes.

Los científicos basaron su nuevo método para usar PSCs humanas para obtener organoides esofágicos generales, en la manipulación cronometrada y precisa de señales genéticas y bioquímicas.

Genes y vías moleculares reguladas

El desarrollo tisular se enfocó 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.

Esta imagen microscópica confocal muestra un organoide esofágico humano desarrollado por científicos a partir de células madre pluripotentes.

Los investigadores explican que durante las etapas críticas del desarrollo embrionario, el gen Sox2 bloquea la programación y la acción de las vías genéticas que impulsan 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.

Composición sorprendentemente similar

Después de generar exitosamente organoides esofágicos humanos completamente formados, que crecieron a una longitud de aproximadamente 300 a 800 micrómetros en dos meses, los tejidos sometidos a bioingeniería se compararon bioquímicamente con tejidos esofágicos de biopsias de pacientes.

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Esas pruebas mostraron que los tejidos modificados genéticamente y biopsiados eran sorprendentemente similares en composición.

El equipo de investigación continúa sus estudios sobre el proceso de bioingeniería para los organoides esofágicos e identifica futuros proyectos que permitan avanzar en el eventual potencial terapéutico de estos organoides. Esto incluye su uso para examinar la progresión de enfermedades específicas y defectos congénitos que afectan el esófago.

Referencia: Esophageal Organoids from Human Pluripotent Stem Cells Delineate Sox2 Functions during Esophageal Specification. Cell Stem Cell, 2018. https://doi.org/10.1016/j.stem.2018.08.008

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