Cerebros en miniatura y órganos de bolsillo: la ciencia del siglo XXI

¿Alguna vez te has preguntado cómo se investigan las enfermedades en los laboratorios? ¿O cómo se descubren nuevas moléculas que podrían usarse como fármacos?

La experimentación con seres humanos, por motivos éticos y legales, está limitada a ensayos clínicos en condiciones muy controladas, y solo cuando se conoce que los fármacos son seguros. Pero antes hay que comprobarlo mediante experimentos en el laboratorio.

Para ello, se utilizan los llamados modelos experimentales, herramientas que simulan en el laboratorio los sistemas vivos y cuyas condiciones pueden ser manipuladas, aunque con ciertas restricciones, a gusto del investigador. Existen modelos celulares; es decir, células parecidas a las de nuestro organismo que se mantienen en cultivo. Aunque seguramente los más conocidos son los modelos animales, como los murinos – ratones de laboratorio – porque son, además, los más cercanos a los seres humanos. Asimismo, hay que tener en cuenta los problemas éticos que acarrea la experimentación in vivo aun siendo para beneficio de la sociedad. Por ello, existen normativas para minimizar el uso de animales de experimentación, como la de las 3 R (reemplazar, reducir y refinar)1.

No obstante, la ciencia ha encontrado una alternativa rompedora: nuevas entidades
biológicas como los organoides, embrioides, blastoides o conectoides. Estas estructuras permiten reproducir, a pequeña escala, la extraordinaria complejidad estructural y funcional de tejidos y órganos humanos, ofreciendo un modelo accesible y seguro para investigar procesos biológicos.

Como iremos viendo, los organoides son versiones en miniatura y 3D de auténticos órganos como el intestino, los pulmones o el cerebro, que se pueden mantener en el laboratorio en cultivo. Se obtienen a partir de células madre y contienen diferentes tipos celulares en las posiciones que ocuparían en el órgano real, por lo que reflejan de forma más o menos fiel la estructura de los órganos y su función. De igual manera, los embrioides son modelos del desarrollo embrionario que reproducen procesos clave del desarrollo y muestran la formación de estructuras, ejes y cavidades del embrión. Como podéis imaginar, las posibilidades son inmensas. Pero inmensas son también las consideraciones éticas. 

Figura 1. Imágenes de organoides al microscopio óptico (centro) y con tinción fluorescente (laterales)

El origen de los organoides se considera que comenzó hace un siglo, en 1907, cuando Henry Van Peters describió la autoorganización de las células de esponja para regenerar un organismo completo2. En 2009, Sato et al. demostraron que las células madre intestinales adultas que expresaban el receptor Lgr5 podían generar organoides intestinales en Matrigel. Este estudio fue el primero en establecer cultivos organoides 3D derivado de una sola célula madre adulta, sentando las bases del posterior desarrollo de continúa hoy en día.3

Figura 2. Cronología del desarrollo de cultivos de organoides.

En las siguientes entradas, recorreremos este camino de manera progresiva. Comenzaremos desentrañando los modelos tradicionales, desde los modelos de animales más utilizados hasta los cultivos celulares, para después adentrarnos en el mundo de estas nuevas entidades biológicas.

Este blog está dirigido a todos vosotros con interés en las biociencias y en conocer algunos de sus métodos más punteros y revolucionarios. El proyecto nace con mucha ilusión como parte de la asignatura Bioquímica y Sociedad del 4º Curso del Grado de Bioquímica de la Universidad Autónoma de Madrid. Desde aquí, sus autores deseamos que lo disfrutéis y, sobre todo que podáis aprender con nuestro trabajo. Con cariño,

Anna Chen

Inés Espartero Rodríguez

Juan Jesús Herguedas Valentín

 

Adentraos con nosotros a este nuevo mundillo. ¡Dejad en comentarios dudas, sugerencias o cualquier otra inquietud! ¡Bienvenidos!

PD: Os dejamos adjunto un vídeo introductorio acerca de los organoides.

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[1] Legislación en experimentación animal, Sociedad Española para Ciencias de Laboratorio (SECAL). Disponible en: https://secal.es/legislacion-en-experimentacion-animal/, consultado 01/10/2025.

[2] Yao, Q., Cheng, S., Pan, Q., Yu, J., Cao, G., Li, L., & Cao, H. (2024). Organoids: development and applications in disease models, drug discovery, precision medicine, and regenerative medicine. MedComm, 5(10), e735. https://doi.org/10.1002/mco2.735

[3] Sato, T., Vries, R. G., Snippert, H. J., van de Wetering, M., Barker, N., Stange, D. E., van Es, J. H., Abo, A., Kujala, P., Peters, P. J., & Clevers, H. (2009). Single Lgr5 stem cells build crypt-villus structures in vitro without a mesenchymal niche. Nature, 459(7244), 262–265. https://doi.org/10.1038/nature07935

Animals in Science, Comisión Europea. Disponible en: https://environment.ec.europa.eu/topics/chemicals/animals-science_en, consultado 02/10/2025.

Figura 1: Izda: Immunofluorescence image of intestinal organoids generated using small intestine from ApcMin/+ mice, which carry an Apc mutation leading to the spontaneous development of intestinal tumours, por Abhimanu.pandey, usado bajo CC BY 4.0. (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SI_organoid_1.tiff). Centro: Intestinal organoid grown from Lgr5+ stem cells. St Johnston D (2015) The Renaissance of Developmental Biology. PLoS Biol 13(5): e1002149. doi:10.1371/journal.pbio.1002149, por Meritxell Huch, usado bajo CC BY 4.0. Dcha: Fluorescent microphotograph showing mouse organoids, showing cell markers in green, red and blue, por Sach75, usado bajo CC BY 4.0. (https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Murine_Organoid_Smile.jpg). 

Figura 2: Corrò, C., Novellasdemunt, L., & Li, V. S. W. (2020). A brief history of organoids. American journal of physiology. Cell physiology, 319(1), C151–C165. https://doi.org/10.1152/ajpcell.00120.2020

Vídeo: Martínez Delgado, B. La revolución de los organoides: su uso, su presente y su futuro. Muy Interesante, 13 de enero de 2025 (disponible en: https://www.muyinteresante.com/fundacion/categoria-ciencia-e-innovacion/revolucion-organoides.html)