lLos organoides cultivados imitan la complejidad de los órganos in vitro y proporcionan información sobre la biología y las enfermedades. Los investigadores han aprovechado los organoides desarrollados a partir de glándulas mamarias o tumores para estudiar el cáncer de mama, pero carecían de modelos para estudiar el tejido mamario desarrollo.1,2
Ahora, los científicos han identificado un cóctel de sustancias químicas para generar estructuras tridimensionales similares a glándulas mamarias secretoras de leche a partir de células madre embrionarias de ratón (mESC). El organoide modelo, publicado en Célula del desarrollopodría mejorar la comprensión de cómo las células madre se comprometen con el linaje mamario y sirven como modelos de estudio del cáncer de mama.3
“Cuando utilizamos células madre embrionarias, se someten a todo el proceso de diferenciación celular programada como ocurre durante la embriogénesis”, dijo el autor del estudio. Sharan Sharan, genetista del cáncer del Instituto Nacional del Cáncer. “Entonces, si quieres estudiar el desarrollo embrionario de las glándulas mamarias, puedes utilizar este sistema”.
Para establecer organoides mamarios, el equipo de investigación utilizó un enfoque llamado curación de células madre para generar organoides de linaje mamario (CUSTOM). Dado que los folículos pilosos y las glándulas mamarias son apéndices de la piel que comparten similitudes de desarrollo, los investigadores utilizaron un sistema organoide de la piel que produce folículos pilosos como punto de partida.
Los investigadores diferenciaron los mESC en organoides de la piel tratándolos con un cóctel de sustancias específicas. factores de crecimiento.4 Luego sometieron los organoides de la piel a un mezcla de quimicos que ayudan al desarrollo de la glándula mamaria en el embrión.5 Los organoides resultantes contenían múltiples tipos de células, incluidas células epiteliales, fibroblastos y células grasas. Los investigadores confirmaron que estas células eran específicas de los linajes mamarios mediante el uso de secuenciación de ARN unicelular. También descubrieron que estas células tenían receptores para la hormona progesterona, característica de las glándulas mamarias.
El camino hacia el establecimiento de los primeros organoides mamarios a partir de mESC no fue fácil, afirmó Sharan. Sonak Sahu, un investigador postdoctoral en el laboratorio de Sharan desarrolló el protocolo desde cero. “No sabíamos qué hacer ni qué señal dar y en qué concentración”, dijo Sharan. Esto se complicó aún más por la falta de marcadores únicos para confirmar el linaje de células mamarias. “Cualquier marcador que encontráramos se expresaría en otras células. Entonces, ¿cómo sabemos que vamos en la dirección correcta? él dijo.
Sharan y Sahu idearon un experimento para resolver todas las dudas. Trataron los organoides con prolactinauna hormona responsable de la lactancia, y Sharan se emocionó al ver que los organoides secretaban proteínas de la leche, una novedad en los organoides mamarios derivados de mESC.6 Finalmente, cuando injertaron estos organoides en almohadillas de grasa mamaria libres de su tejido nativo en ratones desnudos, los organoides se reconstituyeron para formar glándulas mamarias en el ratón.
“Ha sido un problema desafiante lograr que las células lleguen a un estado en el que se pueda argumentar que en realidad estaban modelando el epitelio mamario”, dijo Zev Gartner, químico farmacéutico de la Universidad de California, San Francisco, que no participó en el estudio. “Durante los últimos cinco o seis años se han realizado varias publicaciones en este ámbito y ésta es, con diferencia, la que más ha avanzado hacia el objetivo”.
Gartner, cuyo equipo estudia la organización de los tejidos, señaló que generar organoides utilizando células madre es ventajoso sobre el uso de células derivadas de pacientes, ya que estas últimas no son renovables y son más difíciles de editar genéticamente. Añadió que la glándula mamaria destacaba como un tejido que no había sido modelado con éxito a partir de células madre embrionarias. “Ahora, ese ya no es el caso”, dijo.
Sharan cree que estos organoides mamarios ayudarán a los investigadores a identificar cómo las mutaciones que causan cáncer pueden afectar el desarrollo de la glándula mamaria. También espera acelerar el cronograma de su generación en el futuro, de modo que los investigadores puedan usar organoides en lugar de desarrollar modelos de ratón que consumen mucho tiempo para modelar el cáncer de mama.
A continuación, el equipo planea optimizar el proceso para cultivar más células epiteliales mamarias en los organoides. “Hay una buena cantidad de tejido accesorio que vino junto con la diferenciación”, dijo Gartner. “Conseguir la diferenciación hasta el punto en que el cultivo sea principalmente de células epiteliales mamarias y el estroma asociado es el siguiente gran paso que creo que debe darse”.
Referencias
- Duarte, AA et al., Organoides de tumor mamario de ratón con deficiencia de BRCA para estudiar la resistencia a los medicamentos contra el cáncer. Métodos nat. 2018;15(2):134-140.
- Espina E y Cowin P, Desarrollo de la glándula mamaria embrionaria.. Semin Cell Dev Biol. 2021;114:83-92
- Sahu, S et al. La modulación espaciotemporal de los factores de crecimiento dirige la generación de organoides mamarios derivados de células madre embrionarias de ratón multilinaje. Célula de desarrollo. 2024;59(2):175-186.e8.
- Lee J et al, Desarrollo de folículos pilosos en organoides cutáneos derivados de células madre pluripotentes de ratón. Representante celular. 2018;22(1):242-254.
- Lee J et al, Piel con pelo generada íntegramente a partir de células madre pluripotentes. Naturaleza. 2020;582(7812):399-404
- Al Chalabi Met.al, Fisiología, Prolactina. [Updated 2023 Jul 24]. En: StatPearls [Internet]. Isla del Tesoro (FL): StatPearls Publishing; 2024