Estrategia pionera y mínimamente invasiva para la generación de hepatocitos de pacientes individuales para estudios farmacotoxicológicos hepáticos

Se trata de un procedimiento, robusto, reproducible y de bajo costo, que se concibió inicialmente para abordar el estudio de enfermedades raras de origen hepático, pero que podría aplicarse también al estudio de la toxicidad hepática idiosincrásica por medicamentos, la más frecuente y la más difícil de mimetizar con modelos experimentales in vitro, así como para el cribado y reposicionamiento de fármacos.

Habitualmente, para estudiar una anomalía hepática singular de un paciente, es decir, su idiosincrasia habría que usar sus propios hepatocitos singulares y no hepatocitos de otros individuos. El problema es que habría que obtenerlos del paciente mediante biopsia hepática, algo que es inviable en la práctica. El equipo del IIS La Fe ha resuelto este problema fabricando hepatocitos a partir de células del paciente más accesibles, como las de la piel, que no obstante se comportan igual que sus hepatocitos del hígado.

El estudio ha sido coordinado por el doctor Roque Bort, investigador de la Unidad Mixta de Investigación en Hepatología Experimental del Instituto de Investigación Sanitaria La Fe (IIS La Fe), que forma parte del Centro de Investigación Biomédica en Red (CIBER) en sus áreas de Enfermedades Hepáticas y Digestivas (CIBEREHD) y de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN).

Un enfoque innovador y aplicable en la clínica

La estrategia desarrollada y aplicada por los investigadores del IIS La Fe permite, en primer lugar, una gran amplificación del número de células sin que se evidencien signos de senescencia celular, es decir, del mecanismo natural que detiene la división celular cuando las células están dañadas o envejecen. Por la otra, facilita una reprogramación rápida - en 12 días- y eficiente de los fibroblastos a hepatocitos funcionales, con perfiles transcriptómicos similares a los hepatocitos adultos, expresión de enzimas de biotransformación de fármacos y comportamiento análogo en estudios toxicometabólicos.

La prueba de ese concepto se ha llevado a cabo en el caso de un paciente con déficit en la producción de alfa1-antitripsina y otro con glucogenosis tipo IX, publicado en un trabajo anterior. "Las células reprogramadas mimetizaron in vitro exactamente el mismo tipo fenotipo de la enfermedad del paciente de origen", ha destacado Guillem García sobre esta publicación, que forma parte de su tesis doctoral.

Los autores sostienen que este procedimiento permite la generación de células similares a hepatocitos de pacientes con fenotipos patológicos específicos sin la necesidad de tomar los hepatocitos del propio hígado mediante biopsia. Los hepatocitos derivados de fibroblastos aislados de pacientes con disfunciones hepáticas conservan fielmente las características de la enfermedad de origen, lo que permite usarlos en el estudio de otros casos de funcionalidad anómala de los hepatocitos, como es la toxicidad idiosincrásica por medicamentos.

"Una vez estimulados con doxiciclina, añadida al medio de cultivo, en tan solo 12 días, las células adquieren un fenotipo de hepatocito adulto en condiciones de cultivo 2D estándar, reproduciendo los rasgos patológicos hepáticos del paciente del que fueron derivados", subraya el doctor Roque Bort.

En la Unidad de Hepatología Experimental del IIS La Fe se estudian fenómenos hepatotóxicos por medicamentos en hepatocitos humanos. "Hasta ahora hemos utilizado hepatocitos normales para estudiar fenómenos de hepatotoxicidad singulares, idiosincrásicos. Esta técnica, que permite generar indirectamente hepatocitos de un paciente susceptible, es compatible con las necesidades clínicas de diagnóstico y permitirá ser aplicada al estudio de los casos graves de toxicidad hepática idiosincrásica por medicamentos acontecidos en pacientes individuales y, al tiempo, elegir el medicamento sustitutivo sin tener que recurrir a los hepatocitos del hígado del propio paciente", explica el doctor José V. Castell, Catedrático Emérito de la UV y director de la Unidad de Hepatología Experimental del IIS La Fe de València.

El trabajo, publicado en Stem Cell Research and Therapy, describe el uso de un vector policistrónico, inducible por doxiciclina, que expresa tres factores clave en la diferenciación de células somáticas a hepatocitos (HNF4A, HNF1A y FOXA3). Este vector es introducido en fibroblastos humanos del paciente previamente inmortalizados mediante la expresión de la transcriptasa inversa de telomerasa humana (hTERT) para fomentar su capacidad proliferativa sin envejecimiento ni transformación tumoral. De esta manera, los fibroblastos resultantes se pueden mantener y amplificar en medios de cultivo convencionales en condiciones estándar, sin signos de senescencia.

Garcia-Llorens, G., Martínez-Sena, T., Pareja, E. et al. A robust reprogramming strategy for generating hepatocyte-like cells usable in pharmaco-toxicological studies. Stem Cell Res Ther 14, 94 (2023). https://doi.org/10.1186/s13287-023-03311-w