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Los alteradores endocrinos (AE), como el bisfenol A, los xenoestrógenos y los retardante de llama, están presentes en productos que empleamos en nuestro día a día. La exposición a esas sustancias químicas se ha relacionado con efectos sobre la salud como la infertilidad, la obesidad y el cáncer.
Tradicionalmente, los investigadores han estudiado los posibles efectos de los AE empleando cultivos celulares bidimensionales (2D) y modelos animales. Pero los primeros carecen de precisión, mientras que los segundos serán eliminados progresivamente en toda la Unión Europea como parte del compromiso de la Comisión Europea con el bienestar animal.
El proyecto SCREENED ofrece una solución única para ambos problemas. El equipo del proyecto, coordinado por Lorenzo Moroni, director del Instituto MERLN de Medicina Regenerativa Inspirada en la Tecnología (Países Bajos), desarrolló nuevos ensayos celulares tridimensionales (3D) que reproducen una glándula tiroidea humana.
Órgano en un chip
El proyecto tenía por objeto superar las limitaciones de los cultivos celulares tradicionales en 2D y de los modelos animales, sobre todo en lo que respecta a su sensibilidad y especificidad. Moroni comenta: «La mayoría de los ensayos para detectar los efectos de los AE en la glándula tiroidea siguen empleando modelos de cultivos celulares 2D». A menudo se utilizan líneas celulares patogénicas, ya que proporcionan un modelo que se parece mucho al estado anómalo de la glándula tiroidea. Pero Moroni agrega: «También tienen una especificidad y sensibilidad limitadas cuando se emplean en los ensayos de AE».
El equipo de SCREENED abordó estas limitaciones mediante el desarrollo de tres modelos diferentes de glándula tiroidea en 3D. El primer modelo, creado por el equipo de Sabine Costagliola en la Universidad Libre de Bruselas (Bélgica), consiste en organoides de glándulas tiroideas en miniatura simplificadas derivados de células madre humanas. Estos reproducen la función secretora de hormona tiroidea de las glándulas tiroideas nativas. «Logramos crear, por primera vez, un modelo de folículo tiroideo derivado de células madre humanas», observa Moroni. Esos organoides se alojan en un dispositivo microfluídico de cultivo celular, creando así un modelo de «órgano en un chip» que imita el entorno natural de las células tiroideas.
El segundo modelo, desarrollado en la Universidad de Parma (Italia), utiliza estructuras tisulares especialmente preparadas que se asemejan mucho a la composición natural de la glándula tiroidea, lo que mejora su estructura y funcionamiento. Por último, el tercer modelo consiste en estructuras impresas en 3D que reproducen la forma y disposición de la glándula tiroidea, incluida una red de vasos sanguíneos de sostén. Estos modelos se alojan en un microbiorreactor modular equipado con una tecnología de detección innovadora, que controla de forma precisa las condiciones de cultivo celular.
Comprensión de los AE
Los métodos innovadores de SCREENED no se limitan a estas complejas estructuras 3D. El proyecto también proporcionó nuevos y mejores conocimientos sobre marcadores biológicos relacionados con los AE, que permiten conocer cómo afectan estas sustancias químicas a la función tiroidea. «Nuestra innovación se sustenta en diferentes pilares —añade Moroni—. Estos nuevos modelos celulares se cultivaron en un chip 3D o en un constructo bioimpreso, que en los dos casos proporcionaron una mayor sensibilidad frente a los AE examinados».
La investigación de SCREENED podría tener repercusiones de gran calado. Al proporcionar bancos de pruebas de gran calidad, el proyecto podría favorecer la detección de AE en fases de exposición mucho más tempranas de lo que antes era posible. «La mayor especificidad y sensibilidad a los AE que hemos demostrado podría proporcionar un banco de pruebas de gran calidad para detectar los posibles efectos de estas sustancias a dosis más bajas», comenta Moroni.
Además, la adopción de estos ensayos 3D punteros podría reducir la dependencia de los ensayos con animales, en consonancia con las consideraciones éticas y las tendencias normativas hacia unos métodos de investigación sin crueldad. Este planteamiento contribuirá a comprender cómo la exposición a determinadas sustancias puede provocar efectos negativos en el desarrollo y la función de la glándula tiroidea. Gracias al empleo de técnicas avanzadas para estudiar proteínas y genes, así como de modelos informáticos, los científicos podrán rastrear los pasos desde la exposición inicial hasta el efecto final sobre la salud. Este método respalda la idea de delinear todo el proceso a fin de predecir y prevenir mejor los resultados perjudiciales.
De cara al futuro, Moroni y su equipo se proponen ampliar su investigación. A pesar de no haber conseguido aún financiación adicional, el equipo de SCREENED siguen siendo optimista respecto a las futuras oportunidades para proseguir con su trabajo pionero.