Creados por primera vez “mini-riñones” a partir de células madre humanas

Un equipo de investigadores del Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMRB), del Salk Institute de California y del Hospital Clínic de Barcelona consigue crear estructuras renales tridimensionales en cultivo utilizando células madre humanas. Hasta la fecha los científicos no habían conseguido generar células de riñón en cultivo, por lo que este nuevo estudio supone una autentica revolución científica.ori_Foto 3D renal SalkCMRB_editora_25_226

Este avance facilitará el estudio de las enfermedades renales, el descubrimiento de nuevos fármacos y es un paso más hacia la aplicación de terapias basadas en el uso de células madre.

Las enfermedades renales constituyen un grave problema de salud pública. En los casos más graves son incurables y los pacientes requieren diálisis o trasplante renal.

Las células madre son una gran herramienta para el estudio de muchas enfermedades y ofrecen un gran potencial para el tratamiento de muchas de ellas. Para ello los investigadores deben convertir (diferenciar) estas células madre en el tipo celular afectado por la enfermedad.

Sin embargo, hasta ahora los científicos habían tenido poco éxito en convertir células madre a células del riñón. Ahora, un equipo dirigido por el investigador y director del CMRB, Juan Carlos Izpisúa Belmonte, ha conseguido finalmente crear estas células renales a partir de células madre humanas, y no solo esto, han demostrado que las células así creadas son capaces de agregarse en cultivo formando estructuras renales tridimensionales, virtualmente indistinguibles a los riñones embrionarios.

El artículo científico publicado ahora en la prestigiosa revista Nature Cell Biology supone una revolución en el campo de la biomedicina. Los tejidos renales obtenidos por el equipo de Izpisúa serán una valiosa herramienta, a disposición de toda la comunidad científica, para investigar el desarrollo del riñón humano, las causas de las enfermedades renales y probar fármacos en cultivo. “La obtención de estos primordios celulares genera esperanzas para pensar que un día podamos usar nuestras propias células para regenerar nuestros órganos enfermos,  solucionando, con ello, la escasez de órganos para trasplantes”, explica Izpisúa.


Investigación de vanguardia

Recientemente otros equipos investigadores habían descrito la creación de primordios de cerebro y de hígado a partir de células madre humanas. Así, un grupo japonés creó  yemas de hígado funcionales, y un equipo de Viena consiguió microcerebros.  A estos dos importantes logros, el equipo de Izpisúa suma ahora estos primordios de riñón, y como en los dos casos anteriores, el artículo se publica en una revista del grupo Nature, de gran prestigio entre la comunidad científica.

Una nueva tecnología para el estudio de las enfermedades renales

Para crear estas estructuras renales tridimensionales, los investigadores de Barcelona y de California utilizaron células madre embrionarias y células iPS obtenidas a partir de células humanas de la piel.  Los investigadores desarrollaron un protocolo mediante el cual consiguieron convertir las células madre en células progenitoras del sistema de filtración y colección renal en tan solo 4 días en cultivo. Una vez conseguidas estas células las pusieron en cultivo conjuntamente con células del blastema metanéfrico de ratón (una estructura del riñón embrionario).

El resultado fue que los dos tipos de células se ensamblaron formando estructuras tridimensionales similares al riñón embrionario, con un sistema colector exclusivamente formado por células humanas.

Con el tiempo, estas células progenitoras humanas recapitularon, en cultivo, los procesos de desarrollo del riñón humano. “No solo es la primera vez que somos capaces de generar tejidos renales en cultivo, sino que nuestros estudios han permitido la formación de estructuras tridimensionales típicas de órganos humanos”, explica el primer autor del trabajo, Ignacio Sancho-Martínez, “éstas nos permitirán estudiar el desarrollo del riñón e investigar las causas que dan lugar a la aparición de ciertas enfermedades renales”, añade Núria Montserrat, coautora del trabajo.

De hecho, el equipo de Izpisúa evaluó la aplicación de la metodología desarrollada como posible plataforma para el descubrimiento de fármacos y estudios de modelaje de enfermedades renales. Para ello generaron células madre iPS de dos pacientes diagnosticados con enfermedad poliquística renal, una enfermedad de origen genético en la que se desarrollan múltiples quistes en el riñón.

Con estas células, los investigadores también fueron capaces de conseguir células progenitoras del riñón con capacidad de agregarse con células de ratón para formar pequeños primordios de riñón, demostrando la gran utilidad de esta tecnología para la medicina. “Uno de los aspectos clínicos importantes del presente trabajo es que hace posible reproducir en el laboratorio enfermedades renales humanas y valorar distintas estrategias terapéuticas en modelos in vitro, aclara Josep Maria Campistol, director del Instituto Clínic de Nefrología y Urología del Hospital Clínic de Barcelona y miembro de la Universidad de Barcelona y el IDIBAPS, quien también participó en el estudio.

Un gran salto para la medicina regenerativa

La elevada incidencia y el pobre pronóstico de las enfermedades renales son un grave problema de salud pública. El riñón es un órgano con muy poca capacidad de autorepararse, así que urge conocer mejor el desarrollo y la fisiología de este órgano. Hasta la fecha no se habían conseguido generar células de riñón en cultivo, siendo este un cuello de botella en la investigación de las enfermedades renales. Además, el riñón tiene una estructura tridimensional muy compleja en la que intervienen muchos tipos celulares.

Este novedoso estudio, en el que se ha descrito la creación de “mini” sistemas colectores renales, impulsa el campo de la regeneración renal y nos pone un paso más cerca de la meta de conseguir riñones creados a partir de células madre.

El CMRB: 6 años de investigación en células madre inducidas

El Centro de Medicina Regenerativa de Barcelona (CMRB) es un centro de investigación patrocinado por el Departament de Salut de la Generalitat de Catalunya y el Instituto de Salud Carlos III. Su misión fundamental es la de investigar los mecanismos moleculares subyacentes a la regeneración de órganos y tejidos.

A día de hoy el grupo liderado por Juan Carlos Izpisúa Belmonte es un referente mundial en la generación de células iPS paciente-específicas para el modelaje de enfermedades de origen genético in vitro.

Los investigadores que han participado en el estudio son: Yun Xia, Emmanuel Nivet, Ignacio Sancho-Martínez, Thomas Gallegos, Keiichiro Suzuki, Daiji Okamura, Min-Zu Wu, Ilir Dubova, Concepción Rodríguez Esteban, Núria Montserrat, Josep Maria Campistol y Juan Carlos Izpisúa Belmonte.

Esta investigación ha sido posible gracias a la Fundación privada Cellex. También se ha financiado con ayudas de la Fundació La Marató de TV3, el CIBER-BBN y el Ministerio de Economia y Competitividad (TERCEL-ISCIII- MINECO).

Fuente: CMRB