ohLos rganoides son modelos de cultivo celular en 3D que reflejan con mayor precisión las complejidades estructurales y funcionales de los órganos in vitro que los métodos tradicionales de cultivo celular en 2D. Los organoides, generalmente derivados de células madre, se pueden generar utilizando una matriz de soporte y un cóctel de factores de crecimiento específicos. La creación de los primeros organoides en 2009 a partir de células madre intestinales abrió un mundo de nuevas posibilidades en la investigación biológica. Los investigadores ahora utilizan estos miniórganos en una variedad de campos para comprender las funciones biológicas, modelar enfermedades y probar nuevas terapias.
Organoides pancreáticos para el desarrollo de la medicina de precisión
Los investigadores tiñeron organoides pancreáticos para examinar las estructuras celulares con faloidina (rojo) para actina, Hoechst (azul) para núcleos celulares y Krt19 (verde) para células madre del páncreas.
Imagen de Organoides pancreáticos bajo un microscopio con tinción inmunofluorescente.
Si bien cultivar organoides a partir de tejidos altamente proliferativos, como el estómago y el hígado, es relativamente fácil, generarlos a partir del páncreas ha sido mucho más desafiante. Durante su etapa como investigadora postdoctoral en el Instituto Hubrecht, la bióloga de células madre Meritxell Huch logró generar los primeros organoides pancreáticos a partir de ratones. Al seguir desarrollando protocolos para la visualización del tejido tridimensional, Huch obtuvo información valiosa sobre su arquitectura. Los organoides pancreáticos de Huch son ahora una vía prometedora para modelar enfermedades y generar medicamentos de precisión para tratar los trastornos pancreáticos.
Continúe leyendo sobre cómo Huch generó los organoides pancreáticos en Este artículo.
Organoides del cáncer de mama: tejido mamario que secreta leche
Los investigadores utilizaron células madre embrionarias de ratón para generar organoides mamarios, incluidas células del linaje mamario (verde) y células epiteliales luminales (magenta).
Sonak Sahu
Los investigadores utilizan con frecuencia organoides derivados de glándulas mamarias y tumores para estudiar el cáncer de mama, pero hasta ahora no habían podido generar modelos para el desarrollo del tejido mamario. Utilizando una combinación específica de sustancias químicas y factores de crecimiento, genetista del cáncer Sharan Sharan y su equipo del Instituto Nacional del Cáncer han establecido organoides mamarios secretores de leche en 3D a partir de células madre embrionarias de ratón. Después de confirmar que los organoides eran específicos de los linajes mamarios e inducirlos a secretar leche, el equipo los injertó en ratones, donde formaron glándulas mamarias funcionales. Estos organoides podrían permitir el estudio de mutaciones cancerígenas en el tejido mamario, reduciendo la necesidad de utilizar animales.
Obtenga más información sobre el uso de organoides mamarios en la investigación del cáncer de mama aquí.
Los organoides fetales permiten el estudio de enfermedades congénitas
Los investigadores generaron varios organoides epiteliales, incluidos los pulmones, utilizando células progenitoras que se encuentran en el líquido amniótico.
Giuseppe Calà, Paolo De Coppi, Mattia Gerl
Son muy necesarios modelos para el estudio del desarrollo de órganos y la progresión de enfermedades congénitas en embriones humanos, pero la generación de organoides fetales se ha visto impedida en gran medida por restricciones éticas y legales relativas a la recolección de tejidos humanos. En un estudio innovador, los biólogos de células madre del University College de Londres pudieron crear organoides fetales a partir de células que se encuentran en los líquidos amniótico y traqueal. Este método permite a los investigadores recolectar tejido de una manera mínimamente invasiva y generar organoides fetales para estudiar condiciones congénitas mientras el feto aún está en el útero, usándolos potencialmente para crear medicamentos personalizados y realizar pruebas de drogas.
Lea más sobre los organoides fetales y sus aplicaciones. aquí.
Organoides CRISPR en la investigación del neurodesarrollo
Los investigadores están utilizando organoides CRISPR para comprender el desarrollo del cerebro y el trastorno del espectro autista (TEA), que se cree que surge en una etapa temprana del desarrollo del cerebro fetal. Neurocientífico y genetista Jürgen Knoblich y sus colegas del Instituto de Biotecnología Molecular de Viena utilizaron CRISPR para perturbar una variedad de genes relacionados con el TEA en células madre, y luego estudiaron cómo las células editadas se convertían en organoides cerebrales. El equipo reveló conexiones entre una genética bien establecida y algunas vías de desarrollo menos comprendidas, destacando nuevas direcciones para este campo de investigación.
Profundiza en los organoides CRISPR y su uso en el estudio del TEA en Este artículo.
Los organoides endometriales permiten estudios sobre el síndrome de Asherman
Enfermedades ginecológicas raras, como el síndrome de Asherman, ahora se pueden modelar con precisión con organoides endometriales. Investigador clínico, obstetra y ginecólogo. Carlos Simón Vallés y su equipo de la Universidad de Valencia investigaron la fisiopatología de la enfermedad comparando organoides derivados de células de pacientes con aquellos derivados de individuos sanos. Los organoides endometriales resultantes demostraron diferencias clave entre los grupos, como la cantidad de tipos de células específicas presentes y las interacciones deterioradas entre los tipos de células en los organoides del síndrome de Asherman. Investigaciones adicionales que utilicen este modelo podrían proporcionar vías para el tratamiento y la prevención de la enfermedad.
Explorar el uso de organoides endometriales en la investigación ginecológica aquí.
Los organoides tumorales predicen las respuestas a los fármacos en pantallas de alto rendimiento
Los organoides tumorales ofrecen una alternativa al uso de animales enteros en la detección de nuevos fármacos candidatos. Después de superar los obstáculos en el uso de manipuladores de líquidos automatizados para la detección de fármacos de alto rendimiento en organoides en placas de micropocillos, un equipo multidisciplinario de la Universidad de California en Los Ángeles desarrolló un método para observar las respuestas en tiempo real de los organoides a los fármacos. Si bien estos organoides se derivan de líneas celulares cancerosas y no recapitulan con precisión la complejidad del microambiente del tumor, el equipo planea probar su enfoque utilizando organoides derivados de pacientes.
Descubra más sobre la detección de fármacos utilizando organoides tumorales en Este artículo.
Nicole Valenzuela, bióloga evolutiva de la Universidad Estatal de Iowa, ha estudiado las tortugas durante más de 30 años y está interesada en los genes que regulan la determinación del sexo, la anoxia y la tolerancia a la congelación.
Christopher Gannon, Universidad Estatal de Iowa
Los organoides del hígado de tortuga revelan adaptaciones a ambientes hostiles
Los organoides también se pueden utilizar para comprender las adaptaciones de los animales a condiciones ambientales adversas. Nicole Valenzuelabiólogo evolutivo de la Universidad Estatal de Iowa, creó los primeros organoides de tortuga para estudiar cómo las tortugas pintadas se han adaptado para sobrevivir a temperaturas gélidas y largos períodos sin oxígeno. Utilizando células madre extraídas del hígado de tortugas pintadas embrionarias, crías y adultas, así como de otras dos especies, el equipo creó organoides para comparar entre etapas de vida y especies. Aunque todavía no han probado cómo responden los organoides a condiciones ambientales extremas, este modelo se puede utilizar junto con Edición de genes CRISPR y otras herramientas para examinar los efectos de diferentes genes en las adaptaciones de las tortugas.
Lea más sobre los primeros organoides de tortugas y sus aplicaciones. aquí.
Durante los últimos 15 años, los investigadores han utilizado organoides para generar información valiosa sobre la estructura, función y desarrollo de los órganos. Al recapitular gran parte de la complejidad de los órganos y tumores humanos in vitro, los organoides proporcionan vías cruciales para las pruebas de fármacos y el modelado de enfermedades sin el uso de animales completos. Los biólogos continúan desarrollando diferentes tipos de organoides y tecnologías complementarias para la obtención de imágenes, la edición genética y la detección de alto rendimiento de estos modelos.