Los investigadores del Centro RIKEN para la Biología del Desarrollo en Kobe, Japón, comenzaron con clústeres de aproximadamente 3.000 células madre embrionarias de ratón flotando sobre una mezcla de sustancias químicas destinadas a estimular su diferenciación en células de la retina. Después de una semana, varios sacos de células en forma de globo comenzaron a sobresalir de la superficie de cada clúster. En los próximos días, estos sacos se doblaron sobre sí mismos para formar unas estructuras que recuerdan a la copa óptica—la compleja estructura de doble capa que surge en los albores del desarrollo y que, finalmente, se convierte en la retina.
Esto fue sorprendente porque las células no recibieron ningún tipo de tratamiento para formar una estructura de este tipo, señala Yoshiki Sasai, director del Grupo de Organogénesis y Neurogénesis en RIKEN y autor principal del estudio. De una masa homogénea de células madre embrionarias surgió un tejido tridimensional sofisticado de forma espontánea. En otras palabras, señala Sasai, "en realidad, la forma de un órgano se encuentra programada inte amente." Este concepto podría tener profundas implicaciones para el campo de la investigación con células madre; Sasai sospecha que la auto-organización también es posible para otros tipos de tejidos. Si eso resultara ser cierto, los científicos podrían cultivar muchos tipos de órganos en el laboratorio.
"Creo que realmente representa un importante paso adelante", comenta Jane Sowden, bióloga del desarrollo del University College de Londres. Sowden no estuvo involucrada en el estudio. "Varios estudios anteriores han demostrado que es posible diferenciar las células [madre embrionarias] en distintos tipos de células de la retina, pero lo que estamos viendo en este estudio es el potencial de estas células para organizarse en un tejido de la retina".
La investigación también puede tener un impacto más inmediato sobre los tratamientos para enfermedades en las que las células fotorreceptoras del ojo son dañadas o destruidas. El grupo de Sowden ha descubierto que el trasplante de precursores de fotorreceptores—un tipo de células que aparece en las primeras fases del desarrollo—podría devolver la vista en estos casos. Sin embargo, obtener un gran número de estas células ha resultado ser difícil. Debido a que las estructuras en el nuevo estudio se han desarrollado de acuerdo a un patrón y un intervalo de tiempo predecibles, destaca Sowden, éstas podrían proporcionar una fuente ideal de precursores de fotorreceptores para su trasplante.
Sasai también cree que la capa inte a entera de la estructura óptica con forma de copa—que contiene células fotorreceptoras dispuestas en el patrón intrincado particular necesario para la vista—podría ser trasplantada. Su grupo ya ha tenido cierto éxito con este enfoque en ratones, y espera disponer de una versión humana del sistema dentro de dos años.
"La capacidad de replicar la organogénesis en el laboratorio podría revolucionar la medicina de células madre", afirma Robert Lanza, director científico de Advanced Cell Technology. Lanza no estuvo involucrado en el estudio. "Al entender las señales y las fuerzas necesarias, se espera que se puedan desarrollar sistemas similares de cultivo para estimular la organización autodirigida de otros tejidos y sistemas de órganos complejos necesarios para su trasplante."