Doctora en Bioquímica y Biología Molecular.

Investigadora principal en el Instituto Murciano de Investigación Biosanitaria.

La ciencia ha empleado diversas estrategias a lo largo de la historia para poder abordar los retos de la medicina. Así, el profundo conocimiento de los mecanismos celulares y moleculares de la fisiología humana ha permitido poder entender qué ocurre cuando aparece la enfermedad. Originalmente el estudio de los mecanismos fisiopatológicos se ha realizado a partir de líneas celulares inmortalizadas, procedentes de humanos o incluso de otros organismos como perro, rata o chimpancé, entre otros. Para inmortalizar estas células es necesario introducir mutaciones de forma intencionada, con el fin de que estas células evadan la senescencia celular normal y puedan así seguir dividiéndose de forma indefinida. No deben confundirse estas células inmortalizadas con las células madre, que también pueden dividirse indefinidamente, pero lo hacen de forma natural como parte del desarrollo de un organismo pluricelular. ¿Cómo se obtienen estas células inmortalizadas? Podemos obtenerlas a partir de biopsias, por perfusión de un órgano específico (ingresando un líquido de manera lenta y sostenida), por disgregación de tejidos o a partir de fluidos orgánicos como la sangre. Estas células se dividen y multiplican en el laboratorio sobre una superficie de plástico, habitualmente formando una monocapa. Esto facilita mucho su manejo y mantenimiento. El trabajo con células inmortalizadas ha permitido avanzar enormemente en el estudio de la fisiopatología y, aún a día de hoy, es una herramienta de trabajo común en la mayoría de laboratorios de investigación del mundo. Sin embargo, el trabajo con este tipo de células no está exento de limitaciones. Cuando las células ocupan toda la superficie del frasco donde las estamos cultivando es necesario pasar unas pocas a otro frasco nuevo para que puedan seguir creciendo y dividiéndose, ya que la limitación de espacio y de nutrientes les haría morir. Cada vez que pasamos un poco de estas células a un nuevo frasco hacemos lo que comúnmente llamamos «un pase». Con el número de pases, las células pueden ir adquiriendo mutaciones que se producen de forma azarosa, pero que seleccionamos en nuestros pases. Esto puede provocar, con el tiempo y la acumulación de pases, que al final estas células difieran mucho de las células originales obtenidas. De esta forma, la investigación que realizáramos con ellas tendría muy poca relevancia, ya que no podría trasladarse al tejido u órgano del cual se han obtenido. Otra de las desventajas de las células inmortalizadas es que no reflejan el microambiente. El microambiente, también conocido como estroma, es el entramado de un órgano, la matriz extracelular que compone su entorno y que, junto al parénquima, define el comportamiento y funcionalidad de ese órgano. Cuando estudiamos las células inmortalizadas obtenidas de un órgano, dejamos de estudiar la interacción de las mismas con su estroma, y esta interacción puede ser crucial para poder entender el desarrollo de algunos tumores. Para vencer estas y otras limitaciones de las células inmortalizadas en el estudio de la fisiopatología, ha surgido el desarrollo de los organoides. Los organoides son estructuras miniaturizadas formadas por distintos tipos celulares que se organizan de forma tridimensional y rememoran muchas de las características fisiológicas y genómicas de distintos tejidos u órganos. Es decir, los organoides son miniórganos fabricados en el laboratorio. Estos organoides se han convertido en una herramienta valiosa para realizar estudios preclínicos y poder evaluar la efectividad de fármacos, reduciendo así el uso de animales de experimentación. Además, pueden permitir el desarrollo de tratamientos personalizados para cada paciente. Esto se debe al origen de las células a partir de las que desarrollamos los organoides. ¿Y cómo se desarrollan estos organoides? Para desarrollar un organoide necesitamos partir de células madre. Estas células madre se caracterizan por ser pluripotentes, o lo que es lo mismo, tienen la capacidad de «convertirse» en cualquier célula del organismo. Estas células madre se pueden obtener de distintas fuentes. Una de ellas es el tejido embrionario, justo después de la fecundación del óvulo. La otra fuente, y más ampliamente utilizada, es a partir de células madre pluripotentes inducidas. Estas células se obtienen a partir de un tejido, principalmente la piel, y mediante la sobreexpresión de 4 genes, concretamente 4 factores de crecimiento, estas células se convierten en células madre con la capacidad de convertirse en cualquier célula del organismo, aunque no en un organismo completo. La capacidad de obtener células madre pluripotentes inducidas a partir de células de la piel de ratón le valió al doctor Yamanaka el Premio Nobel en 2012, y esos cuatro genes son conocidos a día de hoy como los factores de Yamanaka. A partir de estas células madre pluripotentes inducidas y los medios de cultivo adecuados podemos conseguir miniórganos que reproducen en cierto grado la arquitectura y composición celular del órgano deseado. Estos organoides contienen además la variabilidad genética del individuo a partir del cual se obtienen las células madre pluripotentes inducidas. Una de las áreas en la que el desarrollo de organoides tiene un enorme potencial es la neurooncología mediante la obtención de organoides cerebrales.

El glioblastoma multiforme es el tumor del sistema nervioso central más letal, con una supervivencia que no supera los 15 meses tras el diagnóstico. Una vez diagnosticados, los pacientes se someten a cirugía y reciben quimioterapia y radioterapia. Sin embargo, el pronóstico a día de hoy sigue siendo devastador. Este tumor se caracteriza por presentar una elevada variabilidad entre distintos pacientes, pero también dentro del propio tumor. Sin embargo, las terapias son estándares para todos los pacientes. Hasta ahora, los estudios realizados con células inmortalizadas de glioblastoma multiforme han permitido avanzar en el conocimiento de la enfermedad y en la búsqueda de potenciales nuevos tratamientos. Pero la variabilidad antes mencionada entre pacientes e incluso dentro del propio tumor del paciente ha impedido que hayan surgido nuevos tratamientos que mejoren la supervivencia en estos pacientes.

Nuestro grupo de investigación estudia desde hace varios años las interconexiones entre la hemostasia y el cáncer. Dentro de esta línea de trabajo, estudiamos el papel antitumoral de una proteína que mantiene la hemostasia, mecanismo que previene la pérdida de sangre del interior de los vasos sanguíneos cuando se produce una lesión. Esa proteína es el principal inhibidor de la cascada de la coagulación y recibe el nombre de antitrombina. La antitrombina actúa como un policía evitando que la sangre esté muy coagulada o se formen trombos de forma inapropiada o persistente. Desde hace años, se ha descrito que esta proteína tiene otras funciones más allá del control de la coagulación. La antitrombina tiene un potente papel anti-inflamatorio, reduciendo el riesgo de sepsis. También se ha demostrado que tiene función antiviral, principalmente en combinación con otros fármacos, en el tratamiento de la hepatitis C. Nuestro grupo demostró hace años que la antitrombina también tiene función anti-apoptótica, evitando la muerte celular en células hepáticas sanas. Y por último, la antitrombina reduce la formación de nuevos vasos, lo que se conoce como angiogénesis, que unido a su capacidad para evitar la invasión y metástasis, le hace ser un potente fármaco antitumoral. En estas últimas funciones hemos centrado nuestro trabajo en los últimos años. Reducir la angiogénesis es un efecto crucial en la terapia antitumoral porque evita que el tumor siga creciendo gracias a los nutrientes y oxígeno que le aporta la circulación. Esto es especialmente importante en el glioblastoma, ya que este tumor se caracteriza por un crecimiento muy rápido. Otro de los aspectos clave del glioblastoma multiforme es la invasión de estructuras cerebrales vitales. Este tumor no es capaz de hacer metástasis en otros órganos, pero la invasión de regiones cerebrales clave para la vida le convierte en un tumor letal. Esta invasión está muy ligada a su rápido crecimiento y a la falta de oxígeno en el núcleo del tumor, que promueve la expresión de genes que median la invasión celular. Nuestro grupo ha demostrado que la función antitumoral de la antitrombina en el glioblastoma multiforme se debe a su efecto a diversos niveles. Como se observa en la imagen, la antitrombina es capaz de reducir los niveles de VEGFA, un factor clave para la formación de nuevos vasos. Este control de los niveles de VEGFA ocurre mediante diferentes mecanismos: a través del aumento de expresión de microARNs, pequeñas moléculas de ARN cuya función principal es controlar la expresión de otros genes, y a través de la disminución de la expresión de otros genes como STAT3, que, entre otras cosas, regula la expresión de VEGFA. Por otro lado, la antitrombina es capaz de reducir la formación de invadopodios por parte de las células tumorales. Estos invadopodios son extensiones de la membrana de las células que les ayudan a moverse y secretan proteínas enzimáticas que facilitan la invasión de otros tejidos. Recientemente, hemos validado la función antiinvasiva de la antitrombina en un modelo de organoide. En nuestro modelo, generamos organoides cerebrales sanos a partir de células madre pluripotentes inducidas. Por otro lado, generamos esferas celulares a partir de las células madre de la glia procedentes del tumor de un paciente. Estas esferas reciben el nombre de neuroesferas tumorales. Cuando ponemos en cultivo los organoides cerebrales sanos y las neuroesferas tumorales juntas, estas últimas son capaces de invadir completamente el organoide. Cuando incubamos previamente las neuroesferas tumorales con antitrombina y repetimos este experimento, las neuroesferas son incapaces de invadir los organoides. Aunque son necesarios más ensayos, estos resultados abren la puerta a un potencial uso de la antitrombina en la clínica y dan esperanza a los pacientes con glioblastoma multiforme.

Los organoides abren una nueva era en la investigación biomédica, permitiendo que nos acerquemos a la realidad del paciente desde el laboratorio y pudiendo hacer más tangible el descubrimiento de fármacos realmente efectivos.

Diagrama que muestra el papel antitumoral de la antitrombina en el glioblastoma multiforme identificado en nuestro laboratorio.