Cultivar músculos para la investigación
Un nuevo sistema de laboratorio desarrolla modelos tridimensionales en miniatura de tejido muscular humano
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Un gran impulso para la investigación neuromuscular en el Hospital Universitario BG Bergmannsheil: la Clínica Neurológica, junto con el Instituto Heimer de Investigación Muscular, ha puesto en marcha un sistema de laboratorio de última generación. Este permite producir los denominados «organoides musculares». Se trata de modelos tridimensionales en miniatura de tejido muscular humano que, en su estructura y función, se corresponden con gran precisión con los músculos reales. Gracias a ellos, los investigadores pueden estudiar de forma muy realista los mecanismos de las enfermedades y nuevas terapias para las enfermedades musculares.
El Dr. Felix Kleefeld, profesor adjunto, junto con el Dr. Nassam Daya, muestran una imagen microscópica ampliada de un organoide muscular.
BG Universitätsklinikum Bergmannsheil
Las enfermedades neuromusculares son extremadamente variadas y pueden manifestarse en forma de debilidad muscular, dolor o parálisis. En muchas de estas enfermedades se desconocen los procesos que las originan y, a menudo, no existen tratamientos eficaces. La Clínica y Policlínica Neurológica de Bergmannsheil (director: Prof. Dr. Tobias Ruck), junto con el Instituto Heimer de Investigación Muscular, que forma parte de ella, se ha especializado desde hace muchos años en la investigación de estos cuadros clínicos. Un nuevo sistema de laboratorio eleva ahora las posibilidades de investigación en el Bergmannsheil a un nivel superior.
Medición de los movimientos musculares en un modelo en miniatura
«Gracias al nuevo equipamiento, podemos cultivar pequeños fragmentos de tejido cuya estructura y función se asemejan mucho al tejido muscular humano», explica el Dr. Felix Kleefeld, profesor asociado y médico jefe de la Clínica Neurológica. «A diferencia de los cultivos celulares simples, que son bidimensionales, los organoides musculares modernos tienen una estructura tridimensional y, por lo tanto, se asemejan más a la estructura natural». Sin embargo, el cultivo de este tipo de organoides es técnicamente complejo. En primer lugar, se obtienen células madre musculares de un donante humano o de pacientes mediante una muestra de tejido (biopsia muscular). Estas se multiplican en el laboratorio. A continuación, las células se diferencian tridimensionalmente en una estructura gelatinosa —con una consistencia similar a la de la gelatina— para formar minimúsculos (organoides) de unos cinco milímetros de tamaño.
La particularidad del nuevo sistema es que los organoides musculares se tensan entre dos varillas y pueden generar fuerza como los músculos reales. Estos organoides pueden estimularse para que el tejido se contraiga. Una de las varillas de cada par, entre las que se tensa el tejido, es magnética. Un sensor registra incluso los movimientos más pequeños del organoide muscular. A partir de los resultados de las mediciones de estos movimientos se pueden obtener datos muy precisos sobre el funcionamiento de los músculos artificiales y sobre cómo reaccionan ante el esfuerzo, los medicamentos o las modificaciones genéticas.
Comprender los procesos patológicos en el tejido humano
«Con esta tecnología podemos, por primera vez, comprender los procesos patológicos directamente en tejido humano», afirma el Dr. Kleefeld. «Esto nos abre posibilidades completamente nuevas para desarrollar terapias innovadoras y comprobar su eficacia con precisión». En principio, el sistema también respalda el concepto de medicina personalizada. Y es que el uso de organoides a partir de células madre del propio paciente permite reproducir la evolución individual de la enfermedad y encontrar enfoques terapéuticos a medida. Este enfoque desempeña un papel especialmente importante en el contexto de las enfermedades raras.
El coste de adquisición del sistema de laboratorio «Mantarray» ascendió a unos 200 000 euros. Se utiliza en el laboratorio de investigación del Instituto Heimer de Investigación Muscular, en la Clínica Neurológica del Bergmannsheil. «El nuevo equipamiento refuerza el perfil del Bergmannsheil como centro de alto rendimiento para la investigación muscular innovadora con proyección suprarregional», celebra el Prof. Dr. Tobias Ruck, director de la Clínica Neurológica del Bergmannsheil.
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