Qué son los organoides, y por qué científicos británicos cultivan órganos humanos en miniatura para probar medicamentos

Durante décadas, probar la seguridad y eficacia de un nuevo medicamento antes de que llegue a un paciente humano ha dependido en gran medida de modelos animales: ratones, ratas y otras especies criadas para representar al cuerpo humano. Un nuevo proyecto de 20 millones de libras con sede en Cambridge apuesta a que un sustituto muy diferente funcionará mejor: órganos humanos en miniatura, cultivados en el laboratorio a partir de células de pacientes reales del NHS.

Estas estructuras cultivadas en laboratorio, conocidas como organoides, son diminutos cúmulos de tejido tridimensionales que se autoorganizan para imitar la arquitectura y, en buena medida, la función de un órgano real: un intestino, un hígado, un riñón o un tumor en miniatura, construidos no a partir de plástico o células animales, sino del propio material biológico de una persona. Los científicos llevan más de una década cultivando organoides, pero el nuevo proyecto busca estandarizar su producción para que los resultados de un laboratorio puedan compararse de forma fiable con los de otro.

El proyecto cultivará organoides y otros tejidos cultivados en laboratorio a partir de células donadas por pacientes del NHS, con el objetivo explícito de mejorar cómo se prueban los nuevos medicamentos y reducir el número de animales usados en el desarrollo farmacéutico. Los investigadores involucrados sostienen que la dependencia actual de las pruebas en animales tiene una limitación fundamental que ningún refinamiento puede resolver del todo: un ratón, por muy cuidadosamente criado y estudiado que esté, no es un ser humano, y su biología puede responder a un fármaco de formas que sencillamente no se trasladan a las personas.

Ese desajuste es una de las principales razones por las que tantos medicamentos que parecen prometedores en pruebas con animales terminan fallando al llegar a los ensayos clínicos humanos, un proceso costoso y de años que los investigadores de organoides esperan acortar probando los tratamientos candidatos en tejido humano desde el principio, en lugar de descubrir el desajuste solo después de que un fármaco haya superado las pruebas en animales y entrado en costosos ensayos humanos.

Como los organoides pueden cultivarse a partir de las propias células de un paciente, también abren una puerta que los modelos animales nunca pudieron: captar cómo reacciona a un tratamiento determinado el tejido de una persona concreta, con su perfil genético y patológico particular. Dos pacientes que sobre el papel parecen tener la misma enfermedad pueden presentar una biología subyacente notablemente distinta, y los organoides permiten a los investigadores estudiar esa variación directamente, en lugar de depender de promedios poblacionales extraídos de datos de ensayos clínicos más amplios.

El tejido en sí suele cultivarse a partir de células madre o de células tomadas directamente de un paciente, estimuladas con un cóctel preciso de factores de crecimiento para que se autoorganicen en las estructuras tridimensionales y estratificadas características de un órgano real. Laboratorios de todo el mundo han cultivado versiones en organoide del intestino, el hígado, el riñón, el cerebro y diversos tumores, cada una utilizada para estudiar cómo se desarrolla ese tejido en particular, cómo falla en la enfermedad o cómo responde a un fármaco determinado.

El avance hacia los organoides también encaja en un cambio más amplio en la forma en que la investigación médica aborda las pruebas en animales en general, guiado por un principio de larga data en el campo conocido como las 3R: reemplazar, reducir y refinar el uso de animales en la investigación científica siempre que exista una alternativa viable. Los reguladores de varios países han comenzado en los últimos años a abrir la puerta a métodos de prueba sin animales para al menos algunas etapas del desarrollo de medicamentos, dando impulso a proyectos como el de Cambridge.

Uno de los mayores obstáculos que ha enfrentado hasta ahora la investigación con organoides es la reproducibilidad: dos laboratorios que siguen protocolos aparentemente similares pueden terminar con organoides que se comportan de manera bastante distinta, lo que dificulta comparar resultados o construir el tipo de conjunto de datos amplio y estandarizado que reguladores y farmacéuticas necesitan para confiar en el método. Crear un modelo coherente y bien caracterizado en el que varios grupos de investigación puedan confiar es precisamente el vacío que el nuevo proyecto liderado por Cambridge busca cerrar.

Más allá de las pruebas de seguridad de medicamentos, los investigadores dicen que el enfoque tiene una promesa real para la medicina de precisión: usar el propio organoide de un paciente para ver, antes de comprometerse con un plan de tratamiento, qué terapia tiene más probabilidades de funcionar para la patología específica que subyace a su condición. Eso es especialmente valioso en enfermedades como el cáncer, donde dos tumores que se ven idénticos bajo el microscopio pueden responder de forma muy distinta al mismo fármaco según su composición genética subyacente.

El proyecto aún está en sus primeras etapas, y los investigadores son cuidadosos al señalar que los organoides no sustituirán por completo las pruebas en animales en el corto plazo: algunos aspectos de la seguridad de los medicamentos, en particular cómo interactúa un tratamiento con la circulación, el sistema inmunitario y los órganos de un cuerpo vivo completo funcionando en conjunto, todavía requieren estudiar un organismo entero. Pero a medida que los modelos estandarizados desarrollados en Cambridge estén disponibles para otros laboratorios, los científicos esperan que asuman de forma gradual una parte cada vez mayor del trabajo que hoy realizan los animales, haciendo que las pruebas de medicamentos en etapa temprana sean más humanas y, esperan, más predictivas de cómo funcionará realmente un tratamiento en las personas.