Un equipo de investigación liderado por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), en colaboración con el Instituto de Investigación Biomédica de A Coruña (INIBIC) y grupos internacionales, ha desarrollado una tecnología pionera que permite producir organoides renales humanos de manera escalable, integrarlos en riñones de cerdo fuera del cuerpo y trasplantarlos de nuevo al mismo animal, evaluando su viabilidad después del trasplante. Publicado en la revista Nature Biomedical Engineering, este estudio representa un avance significativo en medicina regenerativa y personalizada, estableciendo las bases para la utilización de organoides renales derivados de células madre humanas en terapia celular y futuros ensayos clínicos.
La investigación, dirigida por Núria Montserrat, investigadora ICREA en IBEC en el momento del estudio y actual consejera del Departamento de Investigación y Universidades de la Generalidad de Cataluña, es fruto de más de una década dedicada a la medicina regenerativa y la bioingeniería de órganos. El equipo ha logrado combinar por primera vez organoides renales humanos con riñones porcinos vivos conectados a máquinas de perfusión normotérmica.
Estos dispositivos, comúnmente usados en quirófano para mantener órganos fuera del cuerpo antes del trasplante, permiten introducir los organoides humanos en los riñones porcinos y monitorizar en tiempo real su integración y funcionalidad. Según Montserrat, “la combinación de tecnologías de organoides y perfusión ex vivo puede permitir intervenciones celulares en condiciones totalmente controladas. Nuestro objetivo a largo plazo es regenerar o reparar órganos antes del trasplante, lo que podría reducir los tiempos de espera de pacientes crónicos y aumentar la disponibilidad de órganos viables.”
Estas características los convierten en herramientas útiles para estudiar el desarrollo renal, probar nuevos fármacos y, en el futuro, reparar tejidos dañados o mejorar órganos destinados al trasplante
Los organoides de riñón son estructuras tridimensionales de pequeño tamaño cultivadas a partir de células madre humanas que reproducen muchas de las estructuras y funciones del riñón, aunque no constituyen un órgano completo. Estas características los convierten en herramientas útiles para estudiar el desarrollo renal, probar nuevos fármacos y, en el futuro, reparar tejidos dañados o mejorar órganos destinados al trasplante. El estudio presenta un método sistemático y escalable para producir miles de organoides renales humanos mediante técnicas de microagregación e ingeniería genética.
Elena Garreta, investigadora senior del IBEC y co-primera autora del estudio, subraya que “a pesar del gran potencial clínico de los organoides, uno de los retos ha sido producirlos de manera uniforme, asequible y escalable. Nuestro método permite generar miles de organoides en condiciones controladas, con gran precisión y sin componentes complejos, lo que abre la puerta a aplicaciones en detección de fármacos y estudio de enfermedades.”
Máquinas de perfusión
La utilización de máquinas de perfusión normotérmica proporciona una ventaja clave: posibilita medir parámetros fisiológicos del órgano en tiempo real y detectar de inmediato cualquier signo de daño o rechazo. Los experimentos se realizaron tanto fuera del organismo como en el mismo animal, utilizando un modelo porcino muy similar al riñón humano. Tras 24 y 48 horas del trasplante, los organoides humanos permanecieron integrados en el tejido renal porcino, manteniendo su viabilidad sin inducir respuestas inmunes significativas. Los riñones trasplantados continuaron funcionando normalmente, sin evidencias de daño ni toxicidad.
Los resultados obtenidos permiten imaginar un escenario clínico en el que los órganos destinados a trasplante puedan ser acondicionados y tratados antes de su implantación, optimizando su funcionalidad y aumentando la disponibilidad de órganos viables. La colaboración con el INIBIC, la Organización Nacional de Trasplantes (ONT) y el Instituto de Salud Carlos III (ISCIII) fue fundamental para trasladar la investigación a un entorno quirúrgico realista y preclínico. Las imágenes tridimensionales obtenidas mediante microscopía confocal mostraron la organización celular de los organoides, marcando componentes específicos como células endoteliales, túbulos renales y espacio intersticial, lo que permitió comprobar la correcta integración de los organoides en el tejido porcino.
La relevancia de este trabajo radica en la combinación de dos líneas tecnológicas complementarias: la producción masiva de organoides renales humanos y su integración en órganos porcinos mediante perfusión ex vivo, un enfoque que permite estudiar la viabilidad y funcionalidad de los organoides en condiciones controladas antes de su trasplante. Este método no solo facilita la investigación de nuevas terapias celulares, sino que también allana el camino para la futura aplicación clínica de organoides renales en medicina regenerativa.
Este método no solo facilita la investigación de nuevas terapias celulares, sino que también allana el camino para la futura aplicación clínica de organoides renales en medicina regenerativa
Garreta explica que la metodología desarrollada podría servir como modelo para otros órganos y tejidos. A su juicio, este enfoque tiene un potencial enorme para mejorar los tratamientos de pacientes con insuficiencia renal y otros trastornos renales crónicos, al ofrecer alternativas que complementen el trasplante tradicional y reduzcan la dependencia de la donación de órganos.
Este avance, además, permite la observación y manipulación de los organoides en condiciones fisiológicas muy próximas a las humanas, abriendo la posibilidad de ensayar terapias personalizadas y estudiar enfermedades complejas de manera más precisa. La integración de células humanas en órganos porcinos, mantenidos mediante perfusión normotérmica, representa un modelo preclínico robusto que puede acelerar la transición de la investigación básica a ensayos clínicos. El éxito de la técnica sienta las bases para que, en el futuro, los organoides puedan ser utilizados no solo para investigación, sino también para regenerar tejidos antes de trasplantes, optimizando la función de los órganos y reduciendo riesgos para los pacientes.
El trabajo del IBEC y sus colaboradores subraya la importancia de la colaboración internacional y multidisciplinar en medicina regenerativa, combinando bioingeniería, biología celular, inmunología y cirugía experimental. Los hallazgos publicados no solo marcan un hito en el campo de los organoides renales, sino que también representan un paso decisivo hacia la medicina personalizada, en la que órganos y tejidos pueden prepararse y optimizarse antes de llegar al paciente, aumentando así la eficacia de los trasplantes y ofreciendo nuevas perspectivas terapéuticas a quienes padecen insuficiencia renal.
