Las promesas de los organoides: mirando hacia el futuro
¿Cuál es el futuro que prometen las nuevas entidades biológicas?
A lo largo de las
siete entradas anteriores, hemos presentado aspectos clave de las nuevas
entidades biológicas que nos propusimos como objetivo explicar al inicio de
este blog. No podíamos despedirnos sin dedicar nuestra última entrada a
escrutar las posibilidades futuras que ofrecen los organoides y similares, y
que van mucho más allá de la investigación básica en biomedicina.
Os planteamos como
despedida una breve reflexión sobre cómo estas tecnologías, cada vez más
punteras, van ganando terreno a la vez que se integran con la necesidad de
reducir la experimentación con animales e incluso con la tecnología de moda: la
inteligencia artificial.
Organoides en
cosmética
Los métodos tradicionales para testear los productos cosméticos eran a través de análisis instrumentales, ensayos en animales (como cobayas y conejos) y cultivos celulares 2D, pero estos son limitados porque no reproducen fielmente la piel humana ni los mismos resultados que en humanos, dando lugar a irritaciones o toxicidad de metales pesados. Además, estos métodos pueden considerarse crueles al causar sufrimiento a los animales. Aunque en la Unión Europea la experimentación con animales para el desarrollo de cosméticos no está permitida, la generación de organoides de piel ha supuesto un gran avance en este sentido. [1]
Actualmente, se
dispone de modelos tridimensionales de piel reconstituida para estudios de
absorción transdérmica, como EpiDerm y SkinEthic, que pueden utilizarse como
sustitutos parciales de la piel humana para estudiar la absorción, irritación,
corrosión o sensibilización. En 2019, el Centro Europeo para la Validación de
Métodos Alternativos (ECVAM) presentó una serie de modelos in vitro validados
para sustituir los experimentos con animales y predecir la seguridad y la
toxicidad de los ingredientes cosméticos.
Por otro lado, la aplicación de la tecnología de piel en chip permite observar los procesos celulares en 360° y simular problemas cutáneos como edema, psoriasis, cáncer de piel y heridas. Sin embargo, aún no permiten realizar evaluaciones complejas, como la sensibilización y la toxicidad para órganos internos. Las nuevas generaciones permitirán diseñar microambientes cada vez más complejos que permitan la evaluación celular humana de la seguridad y eficacia de alimentos, medicamentos y cosméticos. [1]
Figura 1. Aplicaciones del modelado cutáneo in vitro. Los modelos de piel reconstituida tridimensionales y los sistemas de piel en chip se utilizan como alternativas a la experimentación animal para evaluar la seguridad de alimentos, fármacos y cosméticos y permiten analizar in vitro funciones cutáneas como la integridad de la barrera, la respuesta antiinflamatoria y la fotoprotección. Modificado de Ref. 1.
Organoides e inteligencia artificial
Si
hay una tecnología que está en todas partes, esa es la IA y... sorpresa, como
no podía ser de otra forma, también ha llegado al mundo de los
organoides.
Los modelos
organoides bucales han surgido como alternativas al estudio con cultivos 2D
tradicionales o modelos animales de enfermedades bucales como la periodontitis
o el cáncer oral. Su integración con la inteligencia artificial (IA) ha mejorado
la capacidad de analizar sistemas biológicos complejos y optimizar las
estrategias de tratamiento, ofreciendo resultados que superan la evaluación humana tradicional. Gritti
et al. han introducido el software MOrgAna (Análisis de Organoides
basado en Aprendizaje Automático) para el análisis cuantitativo de organoides, que
ha proporcionado información crucial sobre los procesos de desarrollo y los
estados de enfermedad. En otros campos, como las enfermedades de la
retina, se demostró que se pueden predecir la progresión de la enfermedad, mejorando la intervención temprana.
Figura 2. Desarrollo de organoides orales y perspectivas de estos organoides habilitados por IA. Modificado de Ref 2.
La IA también ha conseguido optimizar la bioimpresión de organoides, garantizando la precisión y la
reproducibilidad y creando modelos in vitro más fiables que imitan las condiciones fisiológicas de la cavidad oral. Y todo ello se extiende a la medicina personalizada, para
adaptar los tratamientos según sus respuestas individuales.
A medida que el
campo evoluciona, se espera que la sinergía entre la IA y la tecnología de
organoides genere nuevos conocimientos sobre la fisiopatología de las
afecciones bucodentales e impulse estrategias terapéuticas innovadoras. Sin
embargo, es esencial abordar aspectos éticos relacionados con la privacidad de
datos y la fiabilidad de los algoritmos empleados, muchas
veces difíciles de interpretar.
Con esta entrada ponemos punto final a un recorrido que empezó analizando cómo se han estudiado tradicionalmente los procesos fisiopatológicos y que nos llevó a descubrir por qué los modelos animales y los cultivos 2D ya no bastan para responder muchas de las preguntas de la biomedicina actual.
Después, continuamos hablando de tecnologías capaces de modelar la biología con una fidelidad impensable hace unos años. A lo largo del camino hemos explorado organoides de distintos tipos, asembloides, embrioides y blastoides, órganos-en-chip y el equilibrio entre avance científico y responsabilidad ética.
Esperamos que este blog os haya aportado una visión crítica y fundamentada de uno de los campos de la ciencia que más rápidamente está avanzando en los últimos años y que promete aplicaciones casi infinitas. Nos gustaría que, cuando leyeseis algún texto periodístico sobre reprogramación celular, investigación con células madre, investigación del desarrollo embrionario o, en general, tecnologías relacionadas con las nuevas entidades biológicas, podáis tener este blog como referencia para analizar la información que os llega con criterio.
Después de todo lo
que hemos visto, las preguntas finales que os planteamos, como hemos hecho en
cada una de nuestras entradas, no pueden ser sencillas. Si todo esto ya es
posible…
- ¿Cómo deberíamos replantear nuestras responsabilidades científicas cuando los modelos empiezan a reproducir funciones cada vez más cercanas a las humanas?
- ¿Hasta dónde debería llegar la inteligencia artificial en la interpretación y predicción de procesos biológicos sin comprometer la transparencia y el criterio humano?
- ¿Qué mecanismos pueden asegurar que estas tecnologías se desarrollen y utilicen de forma equitativa, segura y orientada al beneficio colectivo?
- ¿Está preparada nuestra sociedad —en
lo ético, lo legal y lo cultural— para incorporar innovaciones que avanzan
más rápido que nuestra capacidad de regularlas y de anticipar sus
impactos?
Gracias por
acompañarnos en esta aventura. Gracias por pensar, dudar, entusiasmaros o
sorprenderos con nosotros. Ojalá estas entradas hayan despertado más preguntas
que respuestas, porque ahí es donde empieza la ciencia que realmente importa.
Bibliografía:
[1] Wang M, Zhang L, Hao H, Yan M, Zhu Z. Applications of Engineered Skin Tissue for Cosmetic Component and Toxicology Detection. Cell Transplantation [Internet]. 1 de enero de 2024;33:9636897241235464. Disponible en: https://doi.org/10.1177/09636897241235464
[2] Yang J, Fischer N, Zhou Y. Revolutionising oral organoids with artificial intelligence. BMT 2024, 5(4), 372–389. Disponible en: https://doi.org/10.12336/biomatertransl.2024.04.004
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