La glándula pituitaria es un órgano pequeño en la base del cerebro que produce una gran cantidad de hormonas y constituye una parte clave del sistema endocrino del cuerpo. Es especialmente importante durante las primeras fases del desarrollo, por lo que la capacidad de simular su formación en el laboratorio podría ayudar a los investigadores a entender mejor cómo funcionan dichos procesos de desarrollo. Los cambios abruptos en la glándula pituitaria también se han asociado con trasto os del crecimiento, como el gigantismo, y a problemas de visión, entre ellos, la ceguera.
El estudio, publicado esta semana en Nature, hace avanzar el campo de la medicina hacia la bioingeniería de órganos complejos que puedan trasplantarse a seres humanos.
El experimento no hubiera sido posible sin un cultivo celular en tres dimensiones. La glándula pituitaria es un órgano independiente, pero no puede desarrollarse sin señales químicas del hipotálamo, una región del cerebro situada justo en la parte superior. Gracias a un cultivo tridimensional, los investigadores pudieron crear juntos dos tipos de tejido, permitiendo que las células madre se autoensamblasen para crear la pituitaria de un ratón. "Utilizando este método, podríamos simular el desarrollo inicial de un ratón con más facilidad, ya que el embrión se desarrolla en 3D en vivo", afirma Yoshiki Sasai, autor principal del estudio.
Los investigadores tenían un vago sentido de los factores de señalización necesarios para formar una glándula pituitaria, tuvieron que averiguar los componentes exactos y lograr la secuencia a partir de la técnica de ensayo y error. La combinación ganadora consistió en dos pasos principales, que requirieron la adición de dos factores de crecimiento y un medicamento para estimular una proteína del desarrollo llamada Sonic Hedgehog (nombre proveniente del videojuego). Después de dos semanas, los investigadores lograron una estructura parecida a una glándula pituitaria.
El uso de tinte fluorescente mostró que el tejido pituitario cultivado expresó los biomarcadores apropiados y secretaba las hormonas correctas. Los investigadores dieron un paso más y probaron la funcionalidad de sus órganos sintetizados trasplantándolos en ratones con déficit hipofisario. Los trasplantes fueron un éxito, restaurando los niveles de hormonas glucocorticoides en la sangre y revirtiendo los síntomas del comportamiento, tales como el letargo. Los ratones implantados con construcciones de células madre que no fueron tratados con los factores de señalización correctos, lo que evitó la creación de glándulas pituitarias funcionales, no mejoraron.
Sasai y sus colegas van a intentar el experimento con células madre humanas. Sasai sospecha que les llevará otros tres años sintetizar tejido pituitario humano. Perfeccionar los métodos de trasplante en animales probablemente les llevará unos cuantos más.
Sin embargo, los investigadores en el campo de las células madre están impresionados con los logros de este equipo. "Esto es solo un paso inicial hacia la generación de órganos humanos viables para trasplantes, y además es un estudio tanto elegante como iluminador", señala Michael G. Rosenfeld, experto en células madre neuronales de la Universidad de Califo ia en San Diego (EE.UU.).