Los avances en esta investigación fueron destacados este jueves por el European Research Council (ERC) a través de sus canales de comunicación y forman parte de los resultados del proyecto europeo GPSorganoids, coordinado por el Max Delbrueck Centrum fuer Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft (MDC), en Alemania.

Las enfermedades neuromusculares afectan aproximadamente a uno de cada 500 europeos y figuran entre las patologías más difíciles de estudiar debido a la complejidad de las conexiones entre el sistema nervioso y los músculos. Para superar esta limitación, el equipo liderado por la investigadora Mina Gouti, adscrita al Max Delbrueck Centrum, ha desarrollado "organoides humanos autoorganizados capaces de recrear las principales interacciones funcionales entre neuronas motoras y tejido muscular".

Según explicó la propia investigadora, estos modelos constituyen "una plataforma destinada a estudiar el desarrollo neuromuscular, analizar los mecanismos de las enfermedades y evaluar futuras estrategias terapéuticas".

Para los pacientes, el principal valor potencial de estos avances radica en que permitirán estudiar enfermedades neuromusculares sobre tejidos humanos generados en laboratorio, complementando los modelos animales y otros sistemas experimentales, y facilitarán la evaluación de posibles tratamientos antes de llegar a los ensayos clínicos. Esta aproximación podría acelerar la comprensión de patologías de la neurona motora, como la ELA y la AME, para las que continúan existiendo importantes necesidades médicas no cubiertas y que en la mayoría de los casos no tienen cura.

ESTIMULACIÓN ELÉCTRICA

Entre los avances alcanzados figura la incorporación de estimulación eléctrica controlada para mejorar la maduración y funcionalidad de los organoides. Los investigadores también desarrollaron "una plataforma que reproduce la unión neuromuscular utilizando células madre pluripotentes inducidas derivadas de pacientes, una herramienta que ya está siendo utilizada para investigar los mecanismos biológicos de la atrofia muscular espinal".

Asimismo, el proyecto ha creado modelos tridimensionales capaces de reproducir regiones específicas del sistema neuromuscular humano y facilitar el desarrollo de plataformas escalables para la identificación de nuevos fármacos. Según los responsables de la investigación, estas tecnologías podrían "contribuir a identificar nuevas dianas terapéuticas y acelerar el descubrimiento de tratamientos para diversas enfermedades neuromusculares".

El proyecto GPSorganoids comenzó el 1 de enero de 2022 y tiene prevista su finalización el 31 de diciembre de 2027. Está financiado íntegramente por el Consejo Europeo de Investigación dentro del programa de Excelencia Científica de la Unión Europea y cuenta con una dotación de 2.799.375 euros.

Los resultados difundidos ahora forman parte de un paquete temático sobre biotecnología recién actualizado y elaborado por Cordis, el servicio de información sobre investigación e innovación de la Comisión Europea. En ese documento se destaca que los organoides desarrollados por el equipo de Mina Gouti representan "una nueva generación de modelos humanos para conectar investigación básica, estudio de enfermedades y desarrollo de terapias".

BIOINGENIERÍA E INTELIGENCIA ARTIFICIAL

El equipo confía en que la combinación de biología del desarrollo, bioingeniería, automatización y análisis mediante inteligencia artificial permita convertir estos organoides en una herramienta estándar para investigar enfermedades neuromusculares. Estos investigadores llevan varios años desarrollando modelos neuromusculares humanos a partir de células madre.

Estos organoides son capaces de autoorganizarse en estructuras que reproducen componentes de la médula espinal y el músculo esquelético, forman uniones neuromusculares funcionales e incluso pueden contraerse, lo que permite observar en laboratorio procesos biológicos que hasta hace poco resultaban difíciles de estudiar en tejido humano. Ya han empleado esta tecnología para reproducir aspectos de enfermedades como la miastenia gravis.

Gouti explicó que los organoides desarrollados "permiten reproducir con fidelidad la relación entre neuronas motoras y tejido muscular", lo que facilita estudiar por qué se producen enfermedades como la ELA o la atrofia muscular espinal y evaluar posibles tratamientos. El siguiente desafío consiste en "automatizar la generación de estos modelos para aumentar su reproducibilidad y permitir su utilización a gran escala en investigación biomédica", añadió. "Nuestros organoides neuromusculares pueden ayudarnos a comprender exactamente por qué mueren las neuronas motoras de los pacientes con atrofia muscular espinal y encontrar formas de detener ese proceso", concluyó.

Además, el trabajo ha recibido una ayuda adicional ERC Proof of Concept para automatizar la generación y el análisis de organoides mediante robótica y sistemas avanzados de imagen, con la vista puesta en crear modelos humanos estandarizados y favorecer futuras aplicaciones de medicina personalizada.