Organoides derivados de pacientes (ODP)

Los organoides derivados de pacientes son versiones tridimensionales, miniaturizadas y simplificadas de órganos (o tumores) humanos cultivados in vitro.

Organoides en la investigación médica

Los organoides son versiones tridimensionales, miniaturizadas y simplificadas de órganos humanos cultivados in vitro a partir de células madre. Desempeñan un importante papel en la investigación médica por su capacidad de imitar fielmente la estructura y función de los tejidos humanos reales. Por ello, están adquiriendo cada vez más importancia en este campo.

1. Relevancia humana y precisión

Dado que los organoides derivan de células humanas, son más representativos de la biología humana que los modelos tradicionales, como los ensayos con animales o los cultivos celulares bidimensionales. Esta relevancia humana permite modelizar enfermedades y respuestas farmacológicas con mayor precisión. Por ejemplo, los organoides pueden utilizarse para estudiar enfermedades cerebrales, hepáticas, pulmonares o intestinales humanas con un nivel de detalle que los modelos animales no pueden ofrecer.

2. Medicina personalizada

Uno de los usos más prometedores de los organoides es la medicina personalizada. En concreto, los organoides pueden crearse a partir de las células madre de un individuo, lo que permite a los investigadores probar cómo afectan distintos fármacos a la enfermedad de esa persona. De este modo, los tratamientos pueden adaptarse al perfil genético y molecular del paciente. Esto es especialmente útil para enfermedades como el cáncer, cuyos tratamientos varían en función de las mutaciones genéticas.

3. Modelización de enfermedades

Los organoides permiten reproducir las principales características de las enfermedades. Esto permite a los investigadores estudiar cómo se desarrolla y progresa una enfermedad en un entorno controlado. Por ello, son especialmente útiles para enfermedades complejas como el cáncer, enfermedades neurodegenerativas como el Alzheimer y trastornos genéticos. Por ejemplo, los organoides cerebrales se han utilizado para estudiar la infección por el virus del Zika, vinculada a la microcefalia en recién nacidos. Utilizando este modelo, los investigadores comprenden mejor cómo afecta el virus al desarrollo cerebral.

4. Descubrimiento de fármacos y toxicología

Dado que los organoides imitan los tejidos humanos, constituyen una plataforma más fiable para el ensayo de fármacos y los estudios toxicológicos. Por tanto, las empresas farmacéuticas pueden probar la eficacia y seguridad de nuevos fármacos en organoides antes de pasar a los ensayos clínicos. Este enfoque reduce el tiempo y los costes asociados al desarrollo de fármacos. Además, minimiza la necesidad de utilizar modelos animales.

5. Reducción de las preocupaciones éticas

Los organoides son una alternativa ética a los ensayos con animales, ya que resuelven muchos problemas de la investigación médica. Además, permiten a los científicos realizar experimentos que serían difíciles o éticamente cuestionables en humanos. Esto incluye el estudio de las primeras etapas del desarrollo humano o el ensayo de sustancias tóxicas.

6. Estudiar el desarrollo y la regeneración

Los organoides permiten a los investigadores estudiar el desarrollo de órganos humanos y la regeneración de tejidos. De este modo, permiten comprender mejor la biología del desarrollo, la medicina regenerativa y los trastornos congénitos. Como tales, son especialmente valiosos para comprender el desarrollo humano temprano y las aplicaciones en ingeniería tisular.

7. Investigación sobre el cáncer

En la investigación del cáncer, los organoides tumorales derivados de biopsias de pacientes imitan el entorno tumoral. Estos organoides tumorales permiten analizar en tiempo real cómo crecen, evolucionan y responden a los tratamientos las células cancerosas. Por tanto, constituyen una herramienta útil para la oncología de precisión. Al probar diversas terapias en estos modelos tumorales específicos de pacientes, los investigadores pueden identificar las opciones terapéuticas más eficaces.

8. Comprender las enfermedades raras

Los organoides permiten estudiar enfermedades raras a nivel celular. Por ejemplo, los investigadores pueden utilizar CRISPR y otras técnicas de edición genética para introducir mutaciones específicas en los organoides. De este modo, pueden crear modelos de enfermedades raras y explorar posibles tratamientos.

9. Conclusión

Los organoides son una poderosa herramienta para salvar la distancia entre los modelos tradicionales y la biología humana real. Como resultado, tienen el potencial de revolucionar la medicina personalizada, mejorar el desarrollo de fármacos, reducir los ensayos con animales y avanzar en nuestra comprensión de las enfermedades humanas. 

Organoid culture in a multiwell dish

Webinar 

Biobancos de modelos tumorales derivados de pacientes: Organoides (PDO)

Nikolina Radulovich PhD, Científica en plantilla, PMLB | Seminario web del Biosample Hub, 2 de mayo de 2024

Resumen

Los organoides son cultivos celulares tridimensionales obtenidos a partir de muestras tumorales de pacientes, cruciales para estudiar los mecanismos de las enfermedades y probar fármacos. Se crean descomponiendo tejidos del paciente y colocando las células en una matriz de soporte. Con las señales adecuadas, las células se organizan en estructuras que se asemejan al tejido original. Estos modelos se utilizan ampliamente para el estudio de enfermedades, la detección de fármacos y la exploración de la interacción de los tumores con el microbioma.

Garantizar el crecimiento de la cultura a largo plazo

Uno de los principales retos es garantizar el crecimiento de los cultivos a largo plazo. El equipo se centra en generar organoides que puedan crecer más de 10 pases, lo que los hace útiles para investigaciones prolongadas. Sin embargo, no todos los tejidos son igual de fáciles de cultivar: algunos, como el cáncer de páncreas, tienen más éxito, mientras que otros, como los de ovario o mama, presentan mayores dificultades.

Control de calidad y fiabilidad

El biobanco lleva a cabo un riguroso control de calidad para garantizar que los modelos de organoides sean precisos y fiables y se ajusten fielmente a la complejidad genética y estructural del tumor original. Esto incluye pruebas exhaustivas como histología y perfiles genómicos para mantener modelos de alta calidad.

Aplicaciones en el cribado de fármacos

Las DOP también son muy eficaces en la detección de fármacos. En el seminario web se destacó su uso en el estudio COMPASS, en el que las DOP ayudaron a predecir las respuestas de los pacientes a los tratamientos, lo que resulta prometedor para la medicina personalizada.

Oportunidades de colaboración

Para los investigadores o empresas interesados en trabajar con DOP, el biobanco ofrece oportunidades de colaboración. Esto incluye el acceso a modelos de organoides, apoyo con protocolos y asistencia con proyectos de cribado de fármacos.

Conclusión

En resumen, las DOP ofrecen una poderosa herramienta para la investigación del cáncer, proporcionando modelos fiables y renovables que pueden ayudar a predecir las respuestas a los fármacos y avanzar en nuestra comprensión de los mecanismos de la enfermedad.

Acerca de los organoides cancerígenos 

Los organoides cancerosos son modelos tridimensionales de tumores cultivados a partir de células cancerosas derivadas de pacientes. En concreto, imitan fielmente la arquitectura y la función del tumor original, lo que los hace valiosos en la investigación y el desarrollo de tratamientos contra el cáncer.

1. Terapia personalizada contra el cáncer

Los organoides cancerosos pueden derivarse de las células tumorales de un paciente, creando un modelo personalizado de su cáncer. De este modo, investigadores y médicos pueden probar distintos tratamientos directamente en el cáncer del paciente. Al observar las respuestas del organoide, los médicos pueden adaptar los planes de tratamiento, mejorando potencialmente los resultados y minimizando los efectos secundarios.

2. Imitación de la heterogeneidad tumoral

El cáncer es muy heterogéneo, ya que distintas regiones de un mismo tumor presentan mutaciones y comportamientos diferentes. Por ello, los organoides de cáncer reproducen esta heterogeneidad, ofreciendo un modelo más preciso de la complejidad tumoral en comparación con los cultivos tradicionales en 2D. Como resultado, los investigadores pueden estudiar cómo responden al tratamiento las distintas partes del tumor y por qué algunas zonas se resisten a la terapia.

3. Mejora de la detección de fármacos

Los organoides cancerosos son valiosos para el cribado de fármacos de alto rendimiento. Así, las empresas farmacéuticas y los laboratorios de investigación pueden probar miles de compuestos en estos organoides para identificar posibles fármacos contra el cáncer. Dado que los organoides proceden de células humanas, suelen ofrecer predicciones más precisas de la eficacia y toxicidad de los fármacos.

4. Comprender el microentorno tumoral

El microentorno tumoral -las células circundantes, los vasos sanguíneos y las células inmunitarias- desempeña un papel fundamental en la progresión del cáncer. Los organoides cancerosos pueden co-cultivarse con otros tipos celulares para imitar mejor el entorno del tumor. De este modo, los investigadores estudian cómo interactúan los tumores con su entorno, lo que contribuye a avanzar en estrategias de tratamiento como la inmunoterapia.

5. Modelización de la metástasis

Los organoides pueden utilizarse para estudiar la metástasis del cáncer, que es la propagación del cáncer desde el tumor primario a otras partes del cuerpo. Gracias a estos modelos, los investigadores pueden comprender mejor cómo se propaga el cáncer y encontrar formas de prevenir la metástasis.

6. Mecanismos de resistencia

La resistencia a los fármacos es un reto importante en el tratamiento del cáncer. Los organoides de cáncer permiten a los investigadores estudiar cómo las células cancerosas desarrollan resistencia a las terapias. Al modelizar la evolución del tumor bajo la presión del tratamiento, los organoides ayudan a identificar nuevas estrategias terapéuticas.

7. Cánceres raros y difíciles de tratar

En el caso de los cánceres poco frecuentes o difíciles de estudiar con modelos tradicionales, los organoides constituyen una herramienta poderosa. Los organoides tumorales derivados de estos cánceres pueden utilizarse para explorar posibles opciones de tratamiento y comprender su biología de formas que no son posibles utilizando modelos animales o cultivos 2D. Esto es especialmente valioso para los cánceres que carecen de protocolos de tratamiento establecidos o ensayos clínicos debido a las pequeñas poblaciones de pacientes.

8. Edición genética e investigación del cáncer

Los organoides pueden modificarse genéticamente mediante técnicas como CRISPR para introducir o eliminar mutaciones específicas del cáncer. Esto permite a los investigadores explorar el papel de determinados genes en el desarrollo del cáncer, su progresión y la respuesta a los fármacos. Estos experimentos permiten comprender mejor la genética del cáncer y las posibles dianas terapéuticas para nuevos tratamientos.

9. Reducir la experimentación con animales

Aunque los modelos animales se han utilizado tradicionalmente en la investigación del cáncer, a menudo no reproducen plenamente la biología del cáncer humano. Los organoides de cáncer, derivados de tejidos humanos, ofrecen una alternativa más ética y precisa a los ensayos con animales. Al reducir la dependencia de los animales, los organoides pueden acelerar el desarrollo de tratamientos eficaces contra el cáncer y, al mismo tiempo, resolver los problemas éticos de la investigación.

10. Investigación sobre la evolución de los tumores

Los organoides cancerosos pueden cultivarse durante largos periodos, lo que permite a los investigadores estudiar cómo evolucionan los tumores a lo largo del tiempo, incluidos los cambios genéticos, la resistencia a los tratamientos y las interacciones con los tejidos circundantes. Esta modelización a largo plazo proporciona una visión única de la dinámica del crecimiento tumoral y de cómo los cánceres se adaptan a diferentes condiciones, lo que es fundamental para mejorar las estrategias de tratamiento a largo plazo.

11. Conclusión

Los organoides de cáncer representan un avance de vanguardia en la investigación oncológica. Ofrecen modelos muy realistas de tumores específicos para cada paciente y biológicamente complejos. Por consiguiente, son cruciales para mejorar el tratamiento personalizado, potenciar el descubrimiento de fármacos y reducir la dependencia de los ensayos con animales. Se espera que los organoides desempeñen un papel clave en el desarrollo de terapias más eficaces contra el cáncer.

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