Las científicas españolas que han creado corazones transparentes para evitar infartos

Pocas veces un artículo científico tiene un título tan poético, pero ese 'Looking inside the heart' o 'Mirando dentro del corazón' que apareció en la revista 'Biomedical Optics Express' en 2017, más que una licencia literaria, era la mejor forma de describir el novedoso trabajo de un grupo de científicos españoles. Utilizando una serie de técnicas consiguieron hacer transparentes los corazones de embriones de ratón y, con ello, ver su conjunto de venas y arterias en 3D.

Así que el título completo de aquella publicación era en realidad 'Looking inside the heart: a see-through view of the vascular tree' ('Mirando dentro del corazón: una visión transparente del árbol vascular'), con una segunda parte algo más académica. No obstante, ese trabajo no es una excepción. Desde hace años el grupo de investigación de María Victoria Gómez Gaviro, del Hospital Gregorio Marañón de Madrid, ha publicado numerosos avances basados en tres pasos: limpiar los tejidos para transparentarlos, administrar moléculas fluorescentes y emplear la microscopía más avanzada.

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Teknautas

"Utilizamos una técnica denominada CUBIC, que consiste en preparar una mezcla de reactivos que elimina los lípidos, el principal elemento que hace opacos los tejidos", explica en declaraciones a Teknautas. Al hacer las muestras transparentes mediante este "clareado", la luz puede penetrar en ellas y los científicos observan al detalle aspectos que de otra forma pasarían desapercibidos.

Este procedimiento es compatible con la técnica que permite marcar proteínas específicas con fluorescencia y aplicarla al órgano entero. Para poder ver estas proteínas fluorescentes en tejidos u órganos completos, los investigadores del Gregorio Marañón cuentan con un microscopio de alta resolución de características especiales —hay muy pocos en España— de los conocidos como SPIM ('Selective Plane Illumination Microscopy'), que utilizan un láser que hace un barrido por la muestra. Cuando esta es transparente, el láser llega a las moléculas internas, excitando los componentes que las hacen fluorescentes.

De esta forma, "antes solo podíamos ver en 2D; es decir, nos quedábamos en la superficie, y ahora, al conseguir que el tejido sea transparente, lo vemos en 3D porque la luz entra en el tejido, ya no rebota en el exterior". En este caso, aparecen todos los vasos sanguíneos de un corazón de ratón gracias a la microscopía óptica.

En todo el proceso colaboran también Manuel Desco, jefe de servicio de la Unidad de Medicina y Cirugía Experimental del Hospital Gregorio Marañón, y Jorge Ripoll, que junto a María Victoria Gómez Gaviro es otro de los jefes de grupo dentro de este servicio.

El momento de los órganos transparentes

En realidad, las técnicas que hacen transparentes los tejidos existen desde hace tiempo, pero "se han encontrado con muchos hándicaps", comenta la experta, "sobre todo porque los reactivos químicos deformaban las muestras".

Sin embargo, desde hace cuatro o cinco años se han conseguido optimizar y parece que ha llegado su momento. "Ahora hay mucho más interés y el factor principal es que se han desarrollado los microscopios de alta resolución que permiten trabajar con muestras de tejido grandes, no solo con los cortes planos habituales", apunta.

De hecho, apenas están comenzando a fabricarse estos nuevos microscopios, pero gracias a las técnicas de clareado, la fluorescencia y la capacidad que tiene esta tecnología para estudiar tejidos en 3D, permiten observar nuevas conexiones entre moléculas. "Vemos proteínas específicas en el órgano completo, mientras que antes se trabajaba con una loncha finísima, de apenas unas micras, con lo cual tenías una visión sesgada", explica.

"Podríamos transparentar un ratón entero, pero en realidad esto no nos aporta mucho, sobre todo si ya es un adulto. Lo que hacemos en nuestro laboratorio, aparte de analizar cómo es un órgano sano, es estudiar un modelo de infarto de miocardio. Estudiar el corazón completo es una gran ventaja para analizar lo que cada proteína y cada célula tienen alrededor y cómo se relacionan con ello, así comparamos la vasculatura y las proteínas con las de un corazón sin problemas", explica.

En el caso de otros órganos, ver esas conexiones puede ser igual o más importante. "Cuando hablamos de conexiones enseguida pensamos en las neuronas", apunta la experta, "de hecho, nuestra técnica CUBIC, que elimina los lípidos para trasparentar los tejidos, se describió por primera vez en 2014 para el cerebro, un órgano que tiene mucha materia grasa".

Biopsias humanas: nuevos diagnósticos

Los investigadores del Gregorio Marañón han trabajado con diversos animales: ratón, rata, embrión de pollo y mosca. También con el pez cebra, un animal habitual en experimentación que tiene la ventaja de que ya es transparente de forma natural. Además, estar en un contexto clínico les ha abierto la puerta a un nuevo campo en el que aplicar la técnica de clareado: los tejidos humanos.

"Lo hemos hecho en biopsias de melanoma, timo y colon; en función de la naturaleza del tejido se transparentan mejor o peor, pero lo importante es que le estamos encontrando una utilidad clínica a esta técnica, puede servir para diagnosticar y tiene un gran potencial", asegura.

En función del tejido se transparentan mejor o peor, pero lo importante es que estamos encontrando una utilidad clínica a esta técnica

La idea es la misma: analizar un mayor trozo de tejido en 3D gracias a que es transparente ofrece mucha más información que el diagnóstico a partir de una biopsia tradicional. Además, la rapidez es otra ventaja, puesto que es posible clarear las muestras y estudiarlas en el microscopio en tiempos muy cortos. El único inconveniente es que "hay que optimizar la técnica para cada tejido y marcar proteínas específicas".

Cerebros transparentes en Alemania

La técnica que emplean los científicos del Gregorio Marañón no es la única que permite transparentar tejidos. Según informaba Reuters hace unos días, investigadores de la Universidad Ludwig Maximilians de Múnich utilizan otra denominada DISCO —"es muy semejante", afirma Gómez Gaviro—, que también se basa en conseguir aclarar el tejido. El equipo alemán, liderado por Ali Erturk, ya ha logrado ratones enteros y cerebros humanos transparentes.

Su objetivo es avanzar hacia la fabricación de órganos por medio de la impresión en 3D. Estudiar al detalle la estructura y la organización de los tejidos transparentes será un paso fundamental para poder crear órganos bioimpresos que sean funcionales en un futuro cercano. Por eso, ya piensan en la fabricación de páncreas y riñones de animales para los próximos años.

De hecho, hace unas semanas investigadores de Israel han dado un gran paso al imprimir en 3D un corazón a partir de las propias células de un paciente. Aunque solo se trata de un experimento, puesto que el órgano impreso tiene un tamaño mucho más pequeño que el de un corazón humano, es una buena muestra de los avances científicos en este campo.