Las "megaestructuras" más complejas que conocemos no son ni puentes ni presas ni túneles: el misterio de cómo construir un órgano

Hay muchas cosas que no sabemos. A veces es porque son cosas lejanas, perdidas en los confines del universo o en el fondo de las fosas más profundas; otras veces porque son detalles minúsculos que viven en mundos cuánticos donde las leyes que conocemos se deshacen en un mar de paradojas. Luego están esas preguntas que tenemos al alcance de la mano, pero que permanecen ocultas porque nos falta tecnología para estudiarlas correctamente.

La pregunta de "¿Cómo se organiza un pequeño grupo de células para convertirse en un pulmón, en un cerebro o un hígado?" es una de esas preguntas. Aunque se trata de un período crítico del desarrollo, no teníamos ningún sensor lo suficientemente pequeño, flexible y preciso como para analizar esa pequeña obra de ingeniería sin causar daños en las células que lo protagonizan. Al menos, según se publica en NanoLetters, no los teníamos hasta ahora.

Organoides ciborgs

Un grupo de investigadores de la Universidad de Harvard (SEAS) ha desarrollado un enfoque nuevo creando organoides (órganos simplificados que se usan en la investigación biomédica como modelos de investigación) totalmente integrados con sensores nanométricos. El resultado nos da la oportunidad de examinar las primeras etapas de desarrollo de los órganos de una forma radicalmente nueva.

Es algo que Jia Liu, asistente profesor de bioingeniería en John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences y autor principal del estudio, lleva rumiando desde la escuela secundaria cuando quedó realmente impresionado al estudiar que un puñado de estructuras en dos dimensiones eran capaces de formar complejísimas estructuras tridimensionales en muy poco tiempo.

Con su equipo, Jia Liu empezó a pensar que “si pudiéran desarrollar un dispositivo nanoelectrónico que fuera tan flexible, elástico y suave que pudieran crecer junto con el tejido en desarrollo de forma natural, los sensores integrados podrían medir toda la actividad de este proceso de desarrollo".

El resultado ha sido una malla de líneas rectas con una estructura similar a la que se utiliza en la electrónica portátil sobre la que el equipo colocó una hoja bidimensional de células madre. Una vez biología y electrónica se entrelazaron, solo hubo que esperar a que el proceso de desarrollo siguiera su curso para conseguir "tejidos con un dispositivo a nanoescala completamente distribuido e integrado en todo su volumen 3D".

Gracias a ello, los investigadores pudieron monitorizar y estudiar la actividad electrofisiológica de los órganos durante 90 días permitiendo entender mejor la dinámica por la cual "las células individuales comienzan a interactuar y sincronizarse durante todo el proceso de desarrollo".

Esta es una investigación realmente interesante y no solo porque nos abre las puertas a entender cómo funcionan el desarrollo de órganos tan críticos como el corazón o el páncreas. También porque los organoides tienen un papel central en la búsqueda de tratamientos farmacológicos y si esta técnica se consolida podremos saber cómo actúan los medicamentos en los órganos con un nivel de precisión realmente increíble.

Imagen | Robina Weermeijer