CHRISTOPHER TUGGLE / ADELINE BOETTCHER / THE CONVERSATION
La Administración de Drogas y Alimentos de EE. UU. Exige que todos los medicamentos nuevos se prueben en animales antes de usarlos en personas. Los cerdos son mejores sujetos de investigación médica que los ratones, porque están más cerca de los humanos en tamaño, fisiología y composición genética .
En los últimos años, nuestro equipo de la Universidad Estatal de Iowa ha encontrado una manera de hacer que los cerdos sean un sustituto aún más cercano a los humanos. Hemos transferido con éxito componentes del sistema inmunológico humano a cerdos que carecen de un sistema inmunológico funcional . Este avance tiene el potencial de acelerar la investigación médica en muchas áreas, incluida la investigación de virus y vacunas, así como la terapéutica del cáncer y las células madre .
Modelos biomédicos existentes
La inmunodeficiencia combinada severa, o SCID, es una condición genética que causa un desarrollo deficiente del sistema inmunológico. Las personas pueden desarrollar SCID, como se dramatizó en la película de 1976 » El niño de la burbuja de plástico «. Otros animales también pueden desarrollar SCID, incluidos los ratones.
En la década de 1980, los investigadores reconocieron que a los ratones SCID se les podrían implantar células inmunes humanas para su estudio adicional. Estos ratones se denominan ratones «humanizados» y se han optimizado durante los últimos 30 años para estudiar muchas cuestiones relevantes para la salud humana.
Los ratones son el animal más utilizado en la investigación biomédica , pero los resultados de los ratones a menudo no se traducen bien en las respuestas humanas , gracias a las diferencias en el metabolismo , el tamaño y las funciones celulares divergentes en comparación con las personas.
Los primates no humanos también se utilizan para la investigación médica y, sin duda, son sustitutos más cercanos de los humanos. Pero usarlos para este propósito plantea numerosas consideraciones éticas . Con estas preocupaciones en mente, los Institutos Nacionales de Salud retiraron a la mayoría de sus chimpancés de la investigación biomédica en 2013.
Hay demanda de modelos animales alternativos.
Los cerdos son una opción viable para la investigación médica debido a sus similitudes con los humanos. Y con su uso comercial generalizado, los cerdos se enfrentan a menos dilemas éticos que los primates. Más de 100 millones de cerdos se sacrifican cada año para la alimentación en los EE. UU.
Humanizando a los cerdos
En 2012, grupos de la Universidad Estatal de Iowa y la Universidad Estatal de Kansas, incluidos Jack Dekkers, experto en cría y genética animal , y Raymond Rowland, especialista en enfermedades animales , descubrieron por casualidad una mutación genética natural en los cerdos que causaba la SCID. Nos preguntamos si podríamos desarrollar estos cerdos para crear un nuevo modelo biomédico.
Nuestro grupo ha trabajado durante casi una década desarrollando y optimizando cerdos SCID para aplicaciones en investigación biomédica. En 2018, logramos un doble hito al trabajar con el fisiólogo animal Jason Ross y su laboratorio. Juntos desarrollamos un cerdo más inmunodeprimido que el cerdo SCID original, y lo humanizamos con éxito mediante la transferencia de células madre inmunitarias humanas cultivadas al hígado de lechones en desarrollo.
Durante el desarrollo fetal temprano, las células inmunes se desarrollan dentro del hígado, lo que brinda la oportunidad de introducir células humanas. Inyectamos células madre inmunes humanas en hígados de fetos de cerdo utilizando imágenes de ultrasonido como guía . A medida que el feto del cerdo se desarrolla, las células madre inmunitarias humanas inyectadas comienzan a diferenciarse, o se transforman en otros tipos de células, y se diseminan por el cuerpo del cerdo. Una vez que nacen los lechones SCID, podemos detectar células inmunitarias humanas en su sangre, hígado, bazo y glándula timo. Esta humanización es lo que los hace tan valiosos para probar nuevos tratamientos médicos.
Hemos descubierto que los tumores de ovario humanos sobreviven y crecen en cerdos SCID , lo que nos brinda la oportunidad de estudiar el cáncer de ovario de una manera nueva. De manera similar, debido a que la piel humana sobrevive en los cerdos SCID , los científicos pueden desarrollar nuevos tratamientos para las quemaduras de la piel. Otras posibilidades de investigación son numerosas.
Cerdos en una burbuja
Dado que nuestros cerdos carecen de componentes esenciales de su sistema inmunológico, son extremadamente susceptibles a las infecciones y requieren un alojamiento especial para ayudar a reducir la exposición a patógenos.
Los cerdos SCID se crían en instalaciones de biocontención de burbujas . Las salas de presión positiva, que mantienen una presión de aire más alta que el entorno circundante para mantener alejados a los patógenos, están acopladas con aire y agua altamente filtrados. Todo el personal debe usar equipo de protección personal completo. Por lo general, tenemos entre dos y 15 cerdos SCID y animales reproductores en un momento dado. (Nuestros animales reproductores no tienen SCID, pero son portadores genéticos de la mutación, por lo que su descendencia puede tener SCID).
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Al igual que con cualquier investigación con animales, las consideraciones éticas siempre están al frente y al centro. Todos nuestros protocolos están aprobados por el Comité Institucional de Uso y Cuidado de Animales de la Universidad Estatal de Iowa y están de acuerdo con la Guía para el Cuidado y Uso de Animales de Laboratorio de los Institutos Nacionales de Salud .
Todos los días, dos veces al día, nuestros cerdos son controlados por cuidadores expertos que controlan su estado de salud y brindan participación. Contamos con veterinarios de guardia. Si algún cerdo se enferma y la intervención con medicamentos o antibióticos no mejora su condición, los animales son sacrificados humanitariamente.
Nuestro objetivo es continuar optimizando nuestros cerdos SCID humanizados para que puedan estar más disponibles para las pruebas de terapia con células madre, así como para la investigación en otras áreas, incluido el cáncer. Esperamos que el desarrollo del modelo porcino SCID allane el camino para los avances en las pruebas terapéuticas, con el objetivo a largo plazo de mejorar los resultados de los pacientes humanos.
Adeline Boettcher obtuvo su Ph.D. trabajando en el proyecto SCID en 2019.
- Christopher TuggleProfesor de Ciencia Animal, Universidad Estatal de Iowa
- Adeline BoettcherEscritor técnico II, Universidad Estatal de Iowa
Fuente: https://theconversation.com/were-creating-humanized-pigs-in-our-ultraclean-lab-to-study-human-illnesses-and-treatments-156343