Organoides El trabajo del Laboratorio Nacional de Recursos Genómicos

Organoides. El trabajo del Laboratorio Nacional de Recursos Genómicos
 

Jesús Chimal-Monroy, Omar Collazo Navarrete, Gilda Guerrero Flores, Martha Elizabeth Montané Romero y Christopher Collazo Navarrete 

El cerebro es el centro de las capacidades cognitivas, de la interacción del individuo con el entorno y del mantenimiento de sus funciones vitales. Como cualquier otro órgano o tejido, el cerebro puede sufrir lesiones, infecciones, trastornos del desarrollo y procesos degenerativos, lo que plantea importantes desafíos para la investigación científica. El sistema nervioso ha sido objeto de estudio desde diversas perspectivas —desde la molecular y la celular hasta la de las redes neuronales y las estructuras cerebrales— buscando comprender cómo interactúan para generar funciones como el pensamiento, las emociones y el control corporal. Se estudian tanto el desarrollo embrionario como los trastornos y enfermedades que afectan su funcionamiento.

El estudio del sistema nervioso requiere de manera casi inevitable la utilización de modelos animales, principalmente mamíferos, ya sea a través de estudios in vivo o mediante el aislamiento de células y análisis in vitro.

El ratón (Mus musculus) destaca como modelo animal por su similitud genética con los humanos, por su ciclo reproductivo corto y porque es fácil manipularlo genéticamente. El uso de ratones genéticamente modificados ha permitido entender procesos biológicos relacionados con la salud y la enfermedad que antes no se habían logrado comprender. A pesar de los avances significativos gracias al uso de animales, se han suscitado debates éticos al respecto.

Esto pone sobre la mesa el reto de reducir el uso y los costos asociados al mantenimiento de los animales en investigación, por ejemplo, mediante el desarrollo de alternativas in vitro que permitan reducir o sustituir los estudios in vivo.

Con el propósito de atender los desafíos éticos, reducir el costo del mantenimiento y salvaguardar las líneas de ratones transgénicos generados por la comunidad científica, se estableció el Laboratorio Nacional de Recursos Genómicos (LaNReGen) en el Instituto de Investigaciones Biomédicas de la UNAM, con la misión de atender las necesidades de conservación de cepas de ratón desarrolladas o adquiridas por la comunidad científica en México. Además, tenemos la misión de contribuir con alternativas al uso de animales accesibles para la comunidad científica.

Por esta razón en el LaNReGen hemos desarrollado e implementado protocolos para la criopreservación de esperma y embriones en etapas tempranas del desarrollo embrionario. La criopreservación posibilita el almacenaje de células, tejidos, órganos u organismos a ciento noventa y seis grados Celsius bajo cero, sin perder sus propiedades. En embriones de ratón esta técnica ha sido clave para conservar modelos animales de manera segura y eficiente, evitando la cría constante y reduciendo costos y recursos asociados con su mantenimiento. Utilizamos la técnica de fertilización in vitro, muy eficiente para recuperar embriones en estadio de dos células. Todos los procedimientos de criopreservación se realizan en un ambiente controlado, asegurando el resguardo eficiente, la eliminación de patógenos y el reingreso seguro de las cepas a condiciones libres de patógenos. Hasta ahora, hemos criopreservado embriones de treinta cepas, esperma de noventa y una cepas y rederivado veintiuna para limpieza de patógenos de distintas instituciones del país.

Por otro lado, hemos desarrollado modelos in vitro que permiten estudiar enfermedades y probar fármacos sin recurrir a animales vivos en etapas iniciales. Entre estos modelos están las líneas de células troncales embrionarias, útiles por su capacidad de diferenciarse en cualquier célula del embrión. A partir estas células troncales es posible generar organoides, que como su nombre lo indica, son estructuras tridimensionales que se asemejan en función y características a un órgano. Durante su formación in vitro, los organoides recapitulan muchos de los procesos que ocurren durante el desarrollo embrionario, una gran ventaja porque permiten estudiar desde la formación hasta las funciones de un órgano y su estructura, pero en condiciones in vitro. Estas características hacen a los organoides modelos experimentales muy interesantes en la investigación para la generación de conocimiento tanto básico como aplicado, reduciendo el uso de animales.

En el LaNReGen, hemos implementado exitosamente esta tecnología utilizando el páncreas como órgano de referencia. Hemos establecido los protocolos, a partir de células troncales embrionarias humanas, para la obtención de organoides de células exocrinas, importantes en el estudio de adenocarcinomas pancreáticos, y de células endocrinas, relevantes en el estudio de la diabetes y otras enfermedades metabólicas. Del mismo modo que para el páncreas, las capacidades de infraestructura del LaNReGen, así como las capacidades técnicas e intelectuales del personal de este laboratorio, permiten la implementación de los protocolos necesarios para generar distintos organoides que la comunidad científica pueda requerir, incluyendo aquellos del sistema nervioso. En esta liga puede verse el trabajo que se realiza en el LaNReGen https://youtu.be/2iP0KQM07XI?si=wWK9kACzpdcwCr7R.