Una vacuna para la hepatitis C ha eludido a los científicos durante más de 30 años, por varias razones. Por un lado, el virus que causa la enfermedad se presenta en muchas formas genéticas, lo que complica la creación de una vacuna ampliamente efectiva. Por otro lado, estudiar la hepatitis C ha sido difícil porque las opciones en animales son limitadas y los métodos de laboratorio que utilizan células infectadas no han reflejado adecuadamente la dinámica real de la infección.

Dra. Melanie Ott, Doctora en Medicina
Director, Instituto Gladstone de VirologíaVirología

Ahora, los investigadores de los Institutos Gladstone han desarrollado una nueva plataforma para estudiar cómo responde el sistema inmunitario humano a la infección por hepatitis C. El método, presentado en la revista científica Open Biology , combina la tecnología de microfluidos (que permite a los científicos manipular fluidos con precisión a escala microscópica) con organoides hepáticos (grupos de células tridimensionales que imitan la biología de los hígados humanos reales).

«La estructura 3D y la composición celular de los organoides hepáticos nos permiten estudiar la entrada y la replicación viral de una manera fisiológica muy relevante», dice el investigador principal de Gladstone, Todd McDevitt, PhD, autor principal del nuevo estudio.

Todd McDevitt

“Nuestro enfoque permite una investigación más controlada y precisa de la respuesta inmunitaria a la infección por hepatitis C”, dice Melanie Ott, MD, PhD, directora del Instituto Gladstone de Virología y otra autora principal del estudio. “Esperamos que nuestro método acelere el descubrimiento de una vacuna muy necesaria”.

Recrear la interacción entre el hígado y las células inmunitarias

El virus de la hepatitis C se dirige al hígado. Después de la infección inicial, algunas personas se recuperan con pocos o ningún síntoma, pero otras experimentan una infección de por vida que puede provocar una enfermedad hepática grave. Los medicamentos pueden tratar con éxito la hepatitis C, pero pueden ser difíciles de conseguir o pagar, y una persona que ha sido tratada puede volver a infectarse más adelante.

Todd McDevitt Gladstone

«Una vacuna exitosa entrenaría el sistema inmunológico y evitaría la reinfección por cualquiera de las formas más comunes del virus», dice Camille Simoneau, PhD, coautora principal del estudio e investigadora postdoctoral en el laboratorio de Ott. “Esto tendría enormes beneficios para la salud pública en todo el mundo”.

Para desarrollar una vacuna de este tipo, los científicos necesitan información detallada sobre cómo interactúa el hígado con el virus de la hepatitis C y el sistema inmunitario, específicamente, las células T del sistema inmunitario. Sin embargo, ha resultado bastante difícil persuadir a las células hepáticas individuales para que interactúen con el virus de manera que reflejen de manera realista lo que podría estar sucediendo en el cuerpo de una persona infectada.

“Por primera vez, podemos observar de cerca las interacciones celulares en un entorno de laboratorio de una manera que es biológicamente más fiel a los tejidos involucrados en la infección por hepatitis C”.

DRA MELANIE OTT

En los últimos años, gracias en gran parte a los avances realizados por McDevitt y otros investigadores de Gladstone, han surgido organoides hepáticos 3D para brindar oportunidades novedosas y biológicamente más realistas para estudiar la interacción entre las células hepáticas, el virus de la hepatitis C y las células T. Sin embargo, los desafíos han persistido.

Vaishaali Natarajan

«Hasta ahora, hemos estado observando estas interacciones dentro de gotas de fluido relativamente grandes», dice Vaishaali Natarajan, PhD, coautor principal del estudio y ex investigador postdoctoral de Gladstone en el laboratorio de McDevitt. «Pero es difícil hacer un seguimiento de los organoides individuales dentro de las gotas, lo que limita lo que podemos aprender de ellos».

Entonces, los investigadores decidieron mover todo el sistema a un chip microfluídico, un dispositivo con una red de canales minúsculos que permite un control preciso sobre el posicionamiento de los organoides y permite a los investigadores observar mejor su interacción con su entorno.

En el nuevo sistema, los organoides hepáticos cultivados a partir de células madre adultas se incrustan en posiciones fijas en los canales del chip. Mientras tanto, las células T suspendidas en el líquido pueden moverse libremente a través de los canales e interactuar con los organoides, de manera similar al movimiento de las células T transmitidas por la sangre en el tejido hepático real. Debido a que los organoides están fijos en su lugar, los investigadores pueden monitorearlos a lo largo del tiempo, junto con las células T, utilizando técnicas de microscopía estándar.

“Por primera vez, podemos observar de cerca estas interacciones celulares en un entorno de laboratorio de una manera que es biológicamente más fiel a los tejidos involucrados en la infección por hepatitis C”, dice Ott.

Preparando el escenario para el descubrimiento

Una vacuna para la hepatitis C 

Para demostrar la promesa de su nuevo sistema, los investigadores primero querían confirmar que podía emular el reconocimiento de las células T del hígado infectado.

Entonces, cultivaron organoides hepáticos y los expusieron a una molécula específica que se encuentra en el virus de la hepatitis C. Tras la exposición, las células organoides presentaban esta molécula en su superficie, como lo harían tras una infección. Luego, los investigadores incrustaron los organoides en un chip de microfluidos e introdujeron las células T en su entorno.

Estas células T, desarrolladas por Ann Erickson en el laboratorio del autor principal Stewart Cooper en el Instituto de Investigación del Centro Médico del Pacífico de California, fueron entrenadas para reconocer la molécula en la superficie de los organoides.

Efectivamente, las células T detectaron las células organoides que presentaban la molécula viral y viajaron a través de los canales de microfluidos para matarlas, tal como podrían atacar y matar las células infectadas en el cuerpo para combatir la hepatitis C.

Todd McDevitt, PhD

McDevitt ha estado trabajando durante muchos años en el cultivo de organoides para la investigación en su laboratorio y en otros de Gladstone.

Debido a que los investigadores pueden alterar con precisión el entorno microfluídico agregando o eliminando sustancias, la plataforma también podría usarse para explorar muchos aspectos adicionales de la infección por hepatitis C con un detalle sin precedentes.

“Nuestro estudio sugiere que nuestro enfoque podría usarse para identificar y estudiar otras moléculas virales que provocan una fuerte respuesta inmune y tienen el potencial de formar la base para nuevas vacunas”, dice McDevitt. «Estoy emocionado de ver a dónde conducirá esta combinación de organoides y microfluidos».