Correr, saltar o bailar parece sencillo, pero detrás de cada movimiento hay una colaboración muy precisa entre los músculos y el sistema nervioso. Cuando esa conexión falla, aparecen enfermedades neuromusculares graves. Un equipo del Centro Max Delbrück de Medicina Molecular, en Alemania, ha cultivado organoides neuromusculares humanos que se organizan solos y abren nuevas vías para estudiarlas — y al final puedes comprobar qué tipo de descubridor de laboratorio eres.
Para correr, saltar o bailar, el cuerpo necesita algo más que músculos fuertes. Los músculos esqueléticos y el sistema nervioso tienen que desarrollarse de forma coordinada y formar circuitos funcionales capaces de convertir las órdenes de los nervios en movimiento. Cómo ocurre exactamente ese desarrollo conjunto es una de las preguntas de fondo que se plantea la investigación fundamental.
La cuestión no es solo teórica. Responderla resulta clave para comprender y tratar enfermedades neuromusculares graves, en las que esa comunicación entre nervios y músculos se rompe.
Las enfermedades neuromusculares afectan aproximadamente a uno de cada quinientos europeos. Entre ellas figuran la atrofia muscular espinal y la esclerosis lateral amiotrófica, dos afecciones devastadoras para quienes las padecen.
Para investigarlas y buscar tratamientos, los científicos necesitan modelos que reproduzcan con precisión el sistema neuromuscular humano. Ese es el punto de partida del proyecto GPSorganoids, financiado por la Unión Europea a través del Consejo Europeo de Investigación (CEI) y coordinado por el Centro Max Delbrück de Medicina Molecular, en Alemania. El CEI aporta 2 799 375 euros, la totalidad del presupuesto, y el proyecto abarca del 1 de enero de 2022 al 31 de diciembre de 2027.
El equipo está dirigido por Mina Gouti, jefa de grupo en el Centro Max Delbrück. La meta era recrear en una placa de cultivo la relación entre nervios y músculos. «Hemos desarrollado organoides neuromusculares humanos autoorganizados que recrean fielmente las interacciones funcionales clave entre las neuronas motoras espinales y el músculo esquelético», explica la investigadora.
Lo llamativo de estos organoides es precisamente que se autoorganizan: reproducen por sí mismos la conexión entre las neuronas motoras de la médula espinal y el músculo. Así, el equipo dispone de un modelo humano en miniatura del sistema neuromuscular, justo el tipo de herramienta que necesita la investigación de estas enfermedades.
Con el apoyo del CEI, el equipo logró varios avances complementarios. Uno de ellos consistió en aplicar una estimulación eléctrica controlada a la plataforma de organoides. El resultado fue una mejora considerable de su maduración y de su funcionalidad.
Según Gouti, este trabajo muestra que la integración de la biología del desarrollo y la bioingeniería puede generar tejidos humanos más pertinentes desde el punto de vista fisiológico, es decir, más próximos a los tejidos reales. La unión de ambas disciplinas es uno de los hilos conductores de todo el proyecto.
Los organoides no son un fin en sí mismos, sino una herramienta. «El resultado es una potente plataforma para estudiar el desarrollo neuromuscular, desentrañar los mecanismos de las enfermedades y evaluar posibles tratamientos», resume Gouti. En la práctica, el trabajo del equipo abre varias posibilidades:
En conjunto, según la investigadora, estas tecnologías complementarias proporcionan modelos humanos fisiológicamente pertinentes y plataformas modulables que aceleran el descubrimiento de fármacos.
La historia de GPSorganoids muestra cómo una investigación ambiciosa puede llevar a resultados inesperados. El plan inicial era recrear el sistema neuromuscular en una placa de cultivo. Por el camino, el equipo descubrió que combinar la biología del desarrollo con la bioingeniería aumentaba todavía más la pertinencia fisiológica de los organoides y creaba nuevas oportunidades para desarrollar tratamientos.
Gouti vincula ese giro con el tipo de financiación recibida: «El CEI nos proporcionó la libertad necesaria para explorar estas direcciones inesperadas en bioingeniería, lo que nos permitió no solo responder a las preguntas que nos habíamos planteado inicialmente, sino también abrir vías de investigación totalmente nuevas que, en última instancia, beneficiarán a la sociedad».
El proyecto ha establecido una nueva generación de modelos neuromusculares tridimensionales que tienden un puente entre la biología fundamental, la modelización de enfermedades y el descubrimiento de tratamientos. Además, ha recibido una subvención de prueba de concepto para automatizar la generación y el análisis de los organoides mediante robótica e imagenología avanzada.
Esa automatización prepara el camino hacia modelos normalizados y hacia aplicaciones de medicina personalizada. Gouti se muestra convencida de que su trabajo ayudará a los investigadores de todo el mundo a comprender mejor las enfermedades neuromusculares y a acelerar el desarrollo de nuevos tratamientos.
Una pregunta básica, cómo se coordinan músculos y nervios para que el cuerpo se mueva, ha dado lugar en el proyecto GPSorganoids a organoides neuromusculares humanos que se organizan solos. Mejorados con estimulación eléctrica y adaptables a pacientes concretos, sirven para estudiar el desarrollo, entender enfermedades como la atrofia muscular espinal y evaluar tratamientos. Son un ejemplo de cómo la investigación fundamental puede tender un puente hacia la medicina.
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