Un equipo de científicos de la Escuela de Medicina Keck de la USC ha creado lo que podría ser un componente clave para ensamblar un riñón sintético. En un nuevo estudio publicado en Nature Communications, Zhongwei Li y sus colegas describen cómo pueden generar estructuras renales rudimentarias, conocidas como organoides, que se asemejan al sistema del conducto colector que ayuda a mantener el equilibrio de líquidos y pH del cuerpo al concentrar y transportar la orina.
«Nuestro progreso en la creación de nuevos tipos de organoides renales proporciona herramientas poderosas no solo para comprender el desarrollo y la enfermedad, sino también para encontrar nuevos tratamientos y enfoques regenerativos para los pacientes», dijo Li, autor correspondiente del estudio y profesor asistente de medicina y de biología de células madre y medicina regenerativa.
Creando los bloques de construcción
Los primeros autores del estudio, el estudiante de doctorado Zipeng Zeng y el posdoctorado Biao Huang, y el equipo comenzaron con una población de lo que se conoce como células progenitoras de yemas ureterales, o UPC, que desempeñan un papel importante en el desarrollo renal temprano. Utilizando primero UPC de ratón y luego humanos, los científicos pudieron desarrollar cócteles de moléculas que animan a las células a formar organoides que se asemejan a yemas urélicas, los tubos ramificados que eventualmente dan lugar al sistema de conductos colectores. Los científicos también lograron encontrar un cóctel diferente para inducir a las células madre humanas a convertirse en organoides de yemas ureterales.
Un cóctel molecular adicional empujó a los organoides de yemas ureterales, cultivados a partir de UPC de ratón o células madre humanas, para convertirse de manera confiable en organoides del conducto colector aún más maduros y complejos.
Los organoides de yemas ureterales de humanos y ratones también pueden modificarse genéticamente para albergar mutaciones que causan enfermedades en los pacientes, proporcionando mejores modelos para comprender los problemas renales, así como para detectar posibles fármacos terapéuticos. Como ejemplo, los científicos eliminaron un gen para crear un modelo organoide de anomalías congénitas del riñón y el tracto urinario, conocido como CAKUT.
Además de servir como modelos de enfermedad, los organoides de yemas ureterales también podrían resultar un ingrediente esencial en la receta de un riñón sintético. Para explorar esta posibilidad, los científicos combinaron organoides de yemas ureterales de ratón con una segunda población de células de ratón: las células progenitoras que forman las nefronas, que son las unidades de filtrado del riñón. Después de insertar la punta de una yema ureteral cultivada en laboratorio en un grupo de NPC, el equipo observó el crecimiento de una extensa red de tubos ramificados que recuerdan a un sistema de conductos colectores, fusionados con nefronas rudimentarias.
«Nuestro riñón de ratón diseñado estableció una conexión entre la nefrona y el conducto colector, un hito esencial para la construcción de un órgano funcional en el futuro», dijo Li.
