Vale, estoy lleno de escutoides, ¿y ahora qué?

En 2018, nuestro grupo de investigación describió que las células epiteliales se empaquetan adoptando una forma geométrica desconocida hasta ahora, el escutoide.

Esto fue una bomba mediática, con difusión en medios de comunicación nacionales e internacionales. Con escutoides en grafitis pintados en estaciones, en monólogos en la televisión norteamericana, o en joyas hechas con impresoras 3D.

Pero… ¿y ahora qué? ¿Qué implicaciones tiene este descubrimiento en biología o biomedicina? Para explicarlo, hay que ver un poco qué es la Biología del Desarrollo.

Empezamos con un óvulo y un espermatozoide. Se encuentran, se fusionan, y ya está, tenemos un nuevo ser vivo. Eso es solo el comienzo de la formación de un animal. Durante un periodo que puede durar entre unas horas o un buen puñado de meses (según la especie), ocurre el proceso que se conoce como desarrollo embrionario. En este intervalo de tiempo, el embrión compaginará su crecimiento con la generación de los diversos órganos, como el corazón, el cerebro, los pulmones, los ojos, etc., cada uno con su determinada función.

Volvamos al principio, a la fusión de óvulo y espermatozoide. El cigoto, que así se llama la primera célula de un nuevo organismo, se va a dividir muchas veces, va a proliferar. Así, el número de células aumenta. Al principio las células son muy similares entre ellas y todo el embrión está formado solo por células epiteliales, ésas donde encontramos los escutoides. Entre estas células existen uniones muy fuertes, de manera que no hay espacio entre ellas. Es decir, las células están perfectamente empaquetadas. Para formar los órganos complejos, el tejido epitelial tiene que plegarse, curvarse, doblarse múltiples veces.

Por ejemplo, el primer paso del desarrollo del aparato digestivo es la formación de un tubo desde la superficie del embrión hacia su interior (una invaginación). Esto es, según el biólogo Lewis Wolpert, “el momento más importante de nuestras vidas, más importante que nuestro nacimiento, boda o muerte”. Para que esto ocurra, las células epiteliales tienen que ir cambiando progresivamente. Cada célula deja de ser un bloque “perfecto” y se amolda y acomoda para que el tejido epitelial pueda curvarse de un modo correcto y eficiente.

¿Para qué sirve todo esto?

Es imposible saber a priori si una investigación básica concreta podrá ser muy útil en unos años para “curar algo”. Pero es muy importante apostar por la investigación básica, por este tipo de trabajos “fundamentales” que, aunque no sean aplicados, aumentarán las posibilidades de un futuro gran avance.

Los mismos genes y proteínas que están involucrados en “dar forma” a los órganos de los seres vivos son los que están afectados en determinadas patologías humanas impidiendo que realicen correctamente su función. Ahí está la conexión entre la biología y la medicina. Es por ello que el conocimiento acumulado sobre el proceso de la morfogénesis (la generación de una forma) en un organismo ha servido para avanzar muchísimo en biomedicina. ¿Cómo? De muchas formas, muchísimas.

Un ejemplo muy actual, donde esta transferencia entre la ciencia básica y la aplicada está ocurriendo es el siguiente: en los últimos años se ha desarrollado una nueva tecnología con grandes posibilidades de aplicación en biomedicina: el cultivo de organoides. Los organoides son una versión simplificada y en miniatura de nuestros órganos que se usan como modelo en el laboratorio, ya que reproducen ciertas características y propiedades funcionales de estos órganos que hacen muy útil su estudio. En el laboratorio, los organoides no se forman a partir de un cigoto, sino de una o unas pocas de las células conocidas como “células madre” (o células troncales). Éstas son capaces de dividirse y dar lugar a dos células hijas, una de las cuales será una célula especializada en realizar una tarea y la otra seguirá siendo una célula troncal que continuará dividiéndose. Así, el organoide va creciendo y auto-organizándose en tres dimensiones.

¿De dónde sacamos las células para fabricar nuestros organoides?

Esto, que parece un problema, es incluso otra ventaja de este modelo, ya que los avances en la investigación básica han permitido la generación de organoides a partir de células de un paciente. Hoy día es posible que células especializadas como las que componen la piel puedan reprogramarse, “volver atrás” y funcionar de nuevo como células troncales capaces de originar un organoide.

Esta tecnología abre la puerta al uso de los organoides en el estudio de una gran variedad de enfermedades humanas, y, más aún, permitirá estudiar en el laboratorio el efecto de posibles mutaciones identificadas en el ADN de un paciente en concreto, en lo que se conoce como medicina personalizada.

No todo va a ser coser y cantar. No todo es tan fácil como cultivar unas células madre y esperar sentado. Tanto los organoides en una sala de cultivo como los órganos en un embrión se forman siguiendo un patrón, unas instrucciones concretas y complejas para poder efectuar correctamente su función.

Por eso, de nuevo, el conocimiento básico de cómo se llevan a cabo esas instrucciones vuelve a ser esencial. En el caso del intestino o del hígado, el patrón definido que se sigue para que se desarrollen de forma correcta implica a aquellos bloques que tenían que doblarse y plegarse… o formar un tubo: las células epiteliales, las que adoptan la forma de escutoide.

Con el descubrimiento de los escutoides se han sentado las bases para investigar si los organoides reproducen fielmente las características fundamentales del órgano del que sirven como modelo. La idea es que es importante conocer cómo los cambios de forma de las células individuales se coordinan para que el tejido se empaquete de forma correcta.

Así podremos conseguir organoides que reproduzcan las características de los órganos de la forma más realista posible, e investigar con ellos diversas enfermedades que ahora mismo no tienen cura.

La ciencia (sobre todo la básica) es así, lenta, pero necesaria.