Organoides: la técnica que puede revolucionar el cell based

Las células madre tienen la peculiar característica de que en cada una de ellas hay un órgano latente. Y los biólogos han aprendido a despertar ese potencial en los cultivos celulares. Tradicionalmente, el cultivo celular se había desarrollado en dos dimensiones, 2D, aunque este formato no presenta las mismas características que «en vivo». Y aunque el cultivo celular tridimensional mediante organoides ya habían comenzado a explorarse en el campo de la biología de desarrollo, la biotecnología,  biomedicina y otros campos de investigación, han sido los más recientes tecnológicos los que han terminado de impulsarlo. De hecho, la revista Nature Methods eligió los organoides como técnica del año 2017. Desde entonces, se ha venido aplicando en el ámbito de la investigación médica para reproducir estruturas de tejidos de órganos como el hígado, los riñones o el intestino . Sin embargo, la técnica de organoides tiene un gran potencial en el campo del desarrollo de tejidos musculares orientados al desarrollo de alimentos alternativos mediante cultivo celular (cell-based), precisamente por esa capacidad de crear órganos sencillos y estructuras. Veamos por qué.

¿Qué son los organoides?

Los organoides son cultivos tridimensionales organizados derivados de células madre que presentan una estructura y funcionamiento similares a los órganos. Estos miniórganos presentan características mucho más parecidas a las condiciones in vivo que los cultivos celulares tradicionales en dos dimensiones*.

Aunque se trata de una técnica todavía incipiente, se han logrado avances muy llamativos, como los los organoides que reproducen tejidos en los que muchos tipos celulares diferentes deben adoptar una organización espacial específica. Lograr los efectos deseados es el resultado de una receta muy compleja en la que son clave tres factores: las líneas celulares, el medio de cultivo y los factores de señalización (sistema que induce a las células a delplegarse de una determinada forma y formar un tipo específico de organoide).

No hay tantos peces en el mar

Durante la primera mitad 2022 la inversión en proteínas cultivadas alcanza $771, millones ($541,2 en el segundo trimestre), superando, por primera vez la inversión en plant-based. Y dentro del campo de las proteínas alternativas, destaca especialmente la inversión destinada a desarrollar alternativas a los pescados y mariscos.

El pescado es una importante fuente de proteínas cuya disponibilidad y demanda han aumentado gracias a los beneficios percibidos para la salud, a unas cadenas de suministro mundiales cada vez más sofisticadas y a las tecnologías de pesca industrial. Se calcula que el pescado representa el 6,7% de la ingesta mundial de proteínas y el 17% del consumo mundial de carne.

La producción mundial de la pesca y la acuicultura ha crecido hasta los 179 millones de toneladas en 2018, frente a los 19 millones de toneladas de 1950. «La demanda de pescado y marisco no muestra signos de desaceleración», afirma Amir Zaidman, vicepresidente de desarrollo empresarial de The Kitchen Hub. «De hecho, se prevé que la demanda mundial casi se duplique para 2050. Pero nos estamos acercando rápidamente al punto en el que no habrá suficiente pescado en el mar para abastecer a toda la población mundial».

Startups como Shiok Meats, Blue Nalu o Mermade Seafoods, intentan aportar soluciones en esta línea. Pero la startup israelí Forsea Foods ha sido pionera en la aplicación de la técnica de organoides para desarrollar carne de anguila cultivada. «La plataforma de cultivo de Forsea tiene el potencial de aportar una disrupción positiva mediante una alternativa limpia, nutritiva y comercialmente viable, dejando el ecosistema oceánico completamente intacto, explica Amir Zaidman, VP de The Kitchen Hub, incubadora de startups israelí de la que procede Forsea Foods.

La tecnología de organoides ayuda a Forsea a crear carne de anguila sostenible, nutritiva y con características sensoriales muy parecidas al producto de origen animal

Carne de anguila con tecnología de organoides

La particularidad de la tecnología de organoides, frente al cultivo celular convencional, es que se trata de estructuras similares a órganos minúsculos. Cada uno de los componentes de esta microestructura, trabaja de forma semiindependiente para procesar los sustratos que se encuentran en el medio y desarrollar estructuras complejas de forma más eficaz y eficiente que las células totipotentes independientes. De esta forma, al crear y alimentar estructuras organoides propias de cualquier especie, el tejido resultante va ser mucho más fiel al tejido que en el cultivo celular.

El objetivo de aplicar tecnología al desarrollo de alimentos es desarrollar alternativas sostenibles y con el mismo sabor y textura que los procedentes del mar, evitando, además, la presencia de metales pesados o microplásticos; y con un perfil nutricional igual o incluso mejor que los procedentes de captura o piscicultura.

«El método de cultivo celular de pescado con organoides tiene múltiples ventajas. En primer lugar, es una plataforma altamente escalable que evita la etapa de andamiaje y requiere menos biorreactores. Esto hace que el proceso sea mucho más sencillo y rentable. Además, reduce drásticamente la cantidad de costosos factores de crecimiento necesarios.» afirma Roee Nir, biotecnólogo y CEO y cofundador de Forsea.  (Acceder a una entrevista completa, desarrollada durante la celebración de FoodtechIL)

Aunque Forsea puede cultivar prácticamente cualquier tipo de pescado, la empresa dice que actualmente está centrando sus esfuerzos en el cultivo de la carne de las anguilas de agua dulce. «Las anguilas son un manjar muy codiciado, especialmente en Asia oriental. Sin embargo, la sobrepesca de anguilas en las últimas décadas las ha convertido en una especie en peligro de extinción.

La misteriosa vida de las anguilas

Una de las características más llamativas de las anguilas es que no pueden reproducirse en cautividad, lo que hace aún más complejo criarlas para alimentarse. Las anguilas viven la mayor parte de su vida en aguas dulces y, cuando están preparadas para procrear, nadan 6.500 km en las profundidades del océano hasta cualquiera de dos puntos de encuentro muy concretos: el Mar de los Sargazos, cerca del Triángulo de las Bermudas, o frente a Guam. Y una vez que se reproducen, mueren. Lo que regresa con la ayuda de las corrientes oceánicas son crías de anguila de unos pocos gramos. Éstas pueden pescarse y criarse en piscinas controladas donde, en el transcurso de un año y medio, se convierten en adultos de unos 250 gramos.

*Revista Investigación y ciencia. Especial Organoides.