Qué fácil es llorar, y mucho más si eres un ser muy sensible para los tiempos en que vivimos. Sin embargo, las lágrimas no solamente expresan el dolor o la tristeza, sino que tienen otras funciones muy importantes para nuestros ojos: además de su función de mostrar emociones, las lágrimas ayudan a lubricar y proteger el ojo. Aquellos que sufren de ojos secos saben pueden ser dolorosos, inflamados y propensos a las infecciones.
Una publicación recién sacada del horno (16 de marzo) en la revista Cell Stem Cell (Bannier-Hélaouët, M. et al. Cell Stem Cell https: // doi. org / 10.1016 / j.stem.2021.02.024 (2021), los autores demuestran la obtención de los primeros ‘organoides’ de las glándulas lagrimales mediante cultivo celular, los cuales son unos conjuntos tridimensionales de células que están diseñadas para parecerse a versiones en miniatura de órganos. Estos organoides de las glándulas que producen lágrimas podrían usarse para estudiar y eventualmente tratar los trastornos que causan sequedad en los ojos, incluida una afección autoinmune llamada síndrome de Sjögren.
Para estudiar la producción de lágrimas, el laboratorio del biólogo del desarrollo, Hans Clever, ubicado en el Centro Médico Universitario de Utrecht en los Países Bajos, desarrolló una forma de hacer crecer las células de las glándulas lagrimales como organoides. El grupo ha encontrado formas de cultivar una colección de organoides, incluidos hígados en miniatura, cánceres de cuello uterino y glándulas de veneno de serpiente.
Según palabras de Darlene Dartt, quien estudia la producción de lágrimas en Massachusetts Eye and Ear en Boston: el estudio de las glándulas lagrimales, son un desafío particular. Esto se debe a que las mismas se encuentran por encima de cada globo ocular, detrás de la órbita ósea del ojo, lo que dificulta su biopsia. Las muestras, cuando los investigadores pueden obtenerlas, suelen ser pequeñas, dice.
La glándula lagrimal se encuentra en la parte superior de la cuenca del ojo. Secreta líquido lagrimal, esencial para la lubricación y nutrición de la córnea y tiene componentes antibacterianos. Rachel Kalmann (UMCU), oftalmóloga e investigadora del proyecto, explica: «La disfunción de la glándula lagrimal, por ejemplo en el síndrome de Sjögren, puede tener consecuencias graves, como sequedad del ojo o incluso ulceración de la córnea. Esto puede, en casos graves, , conducen a la ceguera «. Sin embargo, se desconocía la biología exacta detrás del funcionamiento de la glándula lagrimal y faltaba un modelo confiable para estudiarla. Es decir, hasta ahora: investigadores del grupo de Hans Clevers (Instituto Hubrecht) presentan el primer modelo humano para estudiar cómo lloran las células de la glándula lagrimal y qué puede salir mal.
Con estos resultados, el equipo europeo espera que las células puedan usarse para estudiar las glándulas lagrimales y para detectar medicamentos que afecten el desarrollo de las lágrimas. Clevers y sus colegas ya han utilizado la edición del genoma CRISPR para estudiar el desarrollo de las glándulas lagrimales y han descubierto que un gen llamado Pax6 es importante para guiar a las células para que adquieran una identidad de glándula lagrimal. Pax6 es un regulador conocido del desarrollo ocular: la expresión de la versión mosca de Pax6 en la pata de una mosca de la fruta hará que se desarrolle un ojo allí.
El laboratorio de Clevers utilizó su experiencia para determinar las condiciones de cultivo de las células de las glándulas lagrimales humanas y de ratón. Para estimular la producción de lágrimas, luego expusieron sus organoides a varias sustancias químicas, incluido el neurotransmisor norepinefrina, que transmite mensajes entre las células nerviosas y las glándulas. Los investigadores utilizaron tecnología organoide para cultivar versiones en miniatura del ratón y la glándula lagrimal humana en un plato. Estos llamados organoides son diminutas estructuras tridimensionales que imitan la función de los órganos reales. Después de cultivar estos organoides de glándulas lagrimales, el desafío fue hacerlos llorar. Marie Bannier-Hélaouët, investigadora del proyecto, explica: «Los organoides se cultivan utilizando un cóctel de factores estimulantes del crecimiento. Tuvimos que modificar el cóctel habitual para que los organoides fueran capaces de llorar». Una vez que los investigadores encontraron la mezcla correcta de factores de crecimiento, podrían inducir a los organoides a llorar. «Nuestros ojos siempre están húmedos, al igual que las glándulas lagrimales en un plato», dice Bannier-Hélaouët.
Hinchando como un globo
De manera similar a la forma en que las personas lloran en respuesta, por ejemplo, al dolor, los organoides lloran en respuesta a estímulos químicos como la noradrenalina. Las células de los organoides derraman sus lágrimas en el interior del organoide, que se llama luz. Como resultado, el organoide se hinchará como un globo. Por tanto, el tamaño de los organoides se puede utilizar como indicador de la producción y secreción de lágrimas. «Otros experimentos revelaron que diferentes células en la glándula lagrimal producen diferentes componentes de las lágrimas. Y estas células responden de manera diferente a los estímulos que inducen las lágrimas», dice Yorick Post, otro investigador del proyecto.
Debido a que los organoides carecen de conductos, la producción de «lágrimas» hace que se hinchen. “Si hubiera habido un pequeño conducto, habría habido gotas”, dice Clevers. Y cuando el equipo trasplantó los organoides a ratones, los conjuntos maduraron y desarrollaron estructuras similares a conductos que contienen proteínas que se encuentran en las lágrimas.
Los organoides derivados de células humanas también podrían eventualmente proporcionar material para trasplantes, para reemplazar glándulas lagrimales enfermas o dañadas. El grupo de Clevers y sus colaboradores han desarrollado orgánulos de glándulas salivales que se probarán en ensayos clínicos a partir de este verano para personas que padecen sequedad de boca, una afección que puede provocar caries y dificultad para masticar y saborear.
Esos ensayos de glándulas salivales podrían servir como un campo de pruebas para desarrollar métodos que luego podrían adaptarse para futuros trasplantes de glándulas lagrimales, dice Dartt. Mientras tanto, dice, el trabajo que ha realizado el equipo de Clevers en la caracterización de las glándulas lagrimales, incluida la creación de un mapa detallado célula por célula de las estructuras y sus organoides, ha demostrado que las glándulas son más heterogéneas de lo que se pensaba anteriormente y podría enviar a los investigadores a reinterpretar datos antiguos. «Eso tiene implicaciones para muchos estudios».