Organoides hepáticos para modelar la enfermedad hepática por alcohol

La Organización Mundial de la Salud informó que el  consumo nocivo de alcohol causó aproximadamente tres millones de muertes a nivel mundial en 2018 (5.3% de las muertes). Existen diferencias geográficas en cuanto a mortalidad relacionadas con la cirrosis asociada al alcohol. Las mayores tasas se observan principalmente en Europa del Este y Asia Central, con focos importantes en América Latina y algunas regiones de África.

Fig. 1 . Prevalencia mundial de las tasas de mortalidad relacionadas con la cirrosis asociada al alcohol. Adaptada de Hernández-Évole et al. (2024). Figura 1.

Ahora bien, la enfermedad de hígado asociada a alcohol es un  padecimiento  que engloba una variedad de trastornos y comienza cuando hay una acumulación de grasa en las células hepáticas. A esto se le conoce como hígado graso y ocurre por una disfunción metabólica derivada del consumo excesivo de alcohol. Si no se toman medidas preventivas, las células hepáticas pueden inflamarse y progresar a otra etapa denominada hepatitis alcohólica. Finalmente, las células pueden tener un daño irreversible y ocasionar cirrosis, la cual se define como reemplazo de tejido sano por tejido cicatricial permanente. A continuación se detalla  de manera gráfica la evolución de la enfermedad desde el nivel molecular, hasta nivel sistémico.

Fig. 2. Fisiopatología de enfermedad de hígado asociada a alcohol. Figura generada con asistencia de IA con base en información obtenida de Patel & Mueller (2023).

Las estrategias terapéuticas son limitadas porque los modelos animales no reproducen por completo la progresión, heterogeneidad y respuesta individual observadas en pacientes, mientras que los cultivos celulares convencionales suelen perder rápidamente funciones propias del hígado.

En este contexto surgieron los organoides, los cuales son estructuras tridimensionales generadas a partir de células madre o células del propio tejido que, bajo condiciones adecuadas, pueden organizarse de manera similar a un órgano conservando parte de la estructura, funciones y características moleculares del tejido del que provienen. De este modo,  los organoides hepáticos permiten estudiar procesos como metabolismo, acumulación de lípidos, toxicidad por fármacos, infección viral, fibrosis y cáncer, además de evaluar tratamientos en modelos derivados de pacientes.

Entre los primeros organoides  hepáticos que pudieron expandirse de forma estable destacaron los organoides de colangiocitos (células epiteliales que recubren los conductos biliares). Estos modelos demostraron que era posible cultivar células biliares humanas durante periodos prolongados, conservar características del tejido original y utilizarlas para estudiar enfermedades; sin embargo, al estar compuestos principalmente por células biliares, no representan por completo la diversidad epitelial del hígado ni la participación de los hepatocitos, esenciales en el metabolismo del alcohol.

Es por eso que Silvia Ariño y Pau Sancho-Bru, así como diversos investigadores del IDIBAPS (Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer)  y el Hospital Clínic de Barcelona (el Dr. Ramón Bataller, entre ellos), generaron organoides a partir de biopsias hepáticas obtenidas mediante aguja tru-cut, un procedimiento mínimamente invasivo. Estos organoides, denominados b-Orgs, conservan la heterogeneidad epitelial del hígado y reflejan características asociadas con la etapa de enfermedad de cada paciente.

Objetivo:

Desarrollar organoides hepáticos derivados de biopsias de pacientes con enfermedad hepática asociada al alcohol y evaluar si estos podían reproducir la heterogeneidad epitelial y las características propias de las distintas etapas de la enfermedad, con el fin de utilizarlos como un modelo personalizado para estudiar su progresión y respuesta a tratamientos.

Metodología:

Las biopsias se obtuvieron de  62 pacientes con enfermedad hepática asociada al alcohol:

• 28 en etapa temprana (cirrosis compensada y fibrosis pre cirrótica)
• 34 en etapa avanzada (cirrosis descompensada y hepatitis alcohólica).

Es importante destacar que para cada sección de resultados, se detalla el proceso concreto que se siguió para cumplir el objetivo del estudio.

Resultados:

Obtención de organoides hepáticos a partir de biopsias con aguja en diferentes estadios de la enfermedad hepática asociada al alcohol

Tomaron fragmentos de biopsia de hígado de  2 a 4 mm y los colocaron en Matrigel, una matriz tridimensional que funciona como soporte para el crecimiento celular. Después, los cultivaron en dos tipos de medios:

• Medio HEP : diseñado para favorecer características de hepatocito, que son las principales células funcionales del hígado.
• Medio BEC : diseñado para favorecer células de los conductos biliares (colangiocitos).

Fig. 3. Obtención de organoides hepáticos a partir de biopsias con aguja en diferentes estadios de la enfermedad hepática asociada al alcohol. Adaptada de Ariño et al. (2026). Figura 1.

A partir de los dos días, comenzaron a surgir pequeñas estructuras tridimensionales desde las biopsias, que posteriormente se aislaron como organoides. Después separaron esos organoides de la biopsia original y los volvieron a colocar en la matriz de gel para que siguieran creciendo y pudieran expandirse.

• La tasa de éxito de la generación de b-org les indicó que:
  • En ALD temprana, lograron organoides en aproximadamente 88 (BEC)–89% (HEP) de los casos.
  • En ALD avanzada, lograron organoides en aproximadamente 74 (HEP) –75 (BEC)% de los casos.
    • Esto muestra que, aunque la eficiencia disminuyó en etapas avanzadas, fue posible generar organoides a partir de biopsias de pacientes con enfermedad más grave.

• También observaron que los organoides cultivados en medio BEC mostraron una morfología más uniforme, redonda y quística, semejante a la observada en los organoides convencionales de colangiocitos.

 

Fig. 4. Obtención de organoides hepáticos a partir de biopsias con aguja en diferentes estadios de la enfermedad hepática asociada al alcohol. Adaptada de Ariño et al. (2026), Figura 1.

• Por otro lado, los b-OrgsHEP mostraron una morfología mucho más diversa. Algunos presentaban varias cavidades internas, capas epiteliales gruesas o formas multilobuladas. Esta variabilidad sugiere que las características del paciente de origen pueden influir en la arquitectura de los organoides.

Fig. 5. Obtención de organoides hepáticos a partir de biopsias con aguja en diferentes estadios de la enfermedad hepática asociada al alcohol. Adaptada de Ariño et al. (2026). Figura 1.

Las biopsias pueden mantenerse a largo plazo en cultivo mientras se generan organoides

• Después de separar los organoides que surgían de la biopsia, los investigadores volvieron a sembrar los fragmentos de biopsia en Matrigel. Este proceso pudo repetirse hasta nueve veces, creando nuevas generaciones de organoides sin cambios importantes en su morfología ni en la producción de albúmina.

Fig. 6. Las biopsias pueden mantenerse a largo plazo en cultivo mientras se generan organoides. Adaptada de Ariño et al. (2026). Figura 2.

• Además, se mantuvieron estables los marcadores celulares y el perfil transcriptómico; solo 174 genes mostraron expresión diferencial y se afectaron pocos procesos biológicos. Esto sugiere que los organoides derivados de biopsias conservan características estructurales, funcionales y moleculares estables a lo largo del tiempo.

Los b-Orgs presentan características similares a las del hígado y del sistema hepatobiliar

Los investigadores utilizaron organoides convencionales de colangiocitos, llamados Chol-Orgs, como referencia para comparar las características de los b-Orgs. Para estimar qué tan parecidos eran al tejido hepático utilizaron LiGEP, un algoritmo basado en un perfil de expresión génica específico del hígado.

1. Similitud de los organoides con el hígado:
   1. b-Orgs HEP fueron los más parecidos  con un porcentaje de 55.91%.
   2. b-Orgs BEC con un porcentaje de 36.56%.
   3. Chol-Orgs con un porcentaje de 29.03%.
2. Medio de cultivo:
   1. Aunque cultivaron en las mismas condiciones a b-Orgs BEC y a Chol-Orgs, tuvieron características diferentes, lo cual muestra que el procedimiento en la generación del organoide tiene un gran impacto en su fenotipo, además del medio en el que crezca.
3. Los b-Orgs HEP conservaron características de hepatocitos:
   1. Expresaron marcadores (HNF4A, ASGR1, NR1H4 y PROX1) relacionados con funciones esenciales.
   2. Produjeron albúmina.
   3. Almacenaron glucógeno.
   4. Formaron canalículos biliares funcionales.

• En conjunto, estos hallazgos mostraron que los b-OrgsHEP conservaban funciones hepáticas que suelen perderse en modelos dominados por células biliares.

b-Orgs HEP reflejan la heterogeneidad epitelial del hígado

Evaluaron la composición celular de  b-Orgs HEP por medio de la secuenciación de ARN de célula única, conocida como scRNA-seq.

• Se identificaron 10 grupos celulares distintos.
  • La mayoría eran células epiteliales (hepatocitos, células biliares y progenitoras y una pequeña población mesenquimal).
  • Observaron 4 grupos de células en división, llamadas “cycling cells”, con alta actividad proliferativa y características asociadas con células progenitoras.
  • Encontraron dos subgrupos de células similares a hepatocitos:
    • HEP 1: mostró características asociadas con hepatocitos maduros como: producción de albúmina, metabolismo de lípidos, gluconeogénesis, y ciclo de la urea.
    • HEP 2: también expresó marcadores hepáticos, pero se asoció más con respuestas a hipoxia, desarrollo vascular, glucólisis, lipogénesis y señalización Wnt.
  • 2 poblaciones biliares que mostraron perfiles especializados: una se relacionó más con inflamación e interacción con la matriz extracelular, mientras que la otra se vinculó con defensa antimicrobiana y balance energético.
• Al comparar ciertos datos ( b-Org HEP junto con scRNA-seq) encontraron que:
  • En los b-OrgsHEP derivados de enfermedad temprana predominaban las poblaciones con características de hepatocito.
  • Los organoides procedentes de enfermedad avanzada mostraron una mayor proporción de células progenitoras y biliares, un patrón compatible con la plasticidad y la respuesta al daño presentes en el hígado lesionado.

Las estructuras b-Orgs HEP reproducen las características de las fases de la enfermedad

Realizaron secuenciación masiva de ARN de los b-OrgsHEP y de biopsias pareadas de pacientes con enfermedad temprana y avanzada.

• De este modo pudieron observar que, a nivel de expresión génica, los organoides conservaron las características de la etapa de enfermedad del paciente del que provenían.
• Particularmente, los organoides de etapa temprana mostraron funciones hepáticas conservadas como metabolismo de fármacos, lípidos y aminoácidos, además de coagulación.
• En cambio, los organoides de etapa avanzada presentaron mayor inflamación, remodelación de matriz extracelular y angiogénesis, características asociadas con daño y progresión hepática.

Posteriormente, utilizaron un algoritmo para inferir reguladores moleculares asociados con la progresión de la enfermedad. Entre los candidatos identificados, ELF3 destacó por mostrar una mayor expresión en tejido con esteatohepatitis asociada al alcohol y en explantes de hepatitis asociada al alcohol, en comparación con tejido hepático normal.  En concreto se demostró que:

• En enfermedad de hígado asociada a alcohol avanzada, ELF3 aumentó conforme progresaba la enfermedad.
• Se asoció con menos marcadores de hepatocitos y más genes de inflamación, reparación anormal, reacción ductal y angiogénesis.
• También se relacionó con indicadores clínicos de mayor gravedad, como menor concentración de albúmina sérica y mayor INR, una medida relacionada con alteraciones de la coagulación. Esto es compatible con una peor función de síntesis hepática.

b-Orgs  modelan la progresión de la enfermedad hepática asociada a alcohol y la fisiopatología de la hepatitis alcohólica

Para simular las condiciones de hepatitis alcohólica, los investigadores expusieron los organoides a un medio el cual denominaron  medio AH porque busca reproducir el ambiente inflamatorio y tóxico de la hepatitis alcohólica.

Como resultado los organoides mostraron que:

• Aumentaron genes de inflamación.
• Aumentaron especies reactivas de oxígeno (ROS)
• Acumularon más lípidos.
• Activaron genes relacionados con la respuesta metabólica al etanol (ADH1A, CYP2E1y PXR)
• Aumentaron marcadores de senescencia (CDKN1A).
• Disminuyeron su proliferación y sus niveles de ATP, lo que indica menor actividad/viabilidad metabólica, aunque no aumentó claramente la muerte celular.

Además se evaluó la respuesta a prednisolona  (tratamiento de referencia para hepatitis alcohólica). Encontraron que el tratamiento aumentó los niveles de ATP y redujo el estrés oxidativo, aunque la respuesta varió entre las líneas de organoides. Sin embargo, no redujo de manera clara la secreción de algunos mediadores inflamatorios, lo que indica que parte de la inflamación persistió.

Discusión:

El principal aporte del estudio es un modelo de organoides derivados de biopsias que reproduce características celulares y moleculares de la enfermedad hepática asociada al alcohol según su etapa, con potencial para investigar mecanismos de progresión y evaluar tratamientos de manera más personalizada. Sin embargo, los b-Orgs aún no reproducen por completo el microambiente hepático, ya que carecen de componentes como células inmunes, vasculares y otras células no parenquimatosas implicadas en inflamación y fibrosis.

Comentarios: 

El Dr. Jorge Luis Poo, Hepatólogo Clínico de la CDMX, considera que, este trabajo del Dr. Pau Sancho-Bru y colaboradores representa un avance notable en la investigación traslacional de la enfermedad hepática por alcohol. Los organoides hepáticos derivados directamente de biopsias de pacientes constituyen un modelo experimental mucho más cercano a la realidad biológica que los modelos animales tradicionales, los cuales con frecuencia no reproducen la complejidad de la enfermedad humana. 

Entre sus principales fortalezas destacan, en primer lugar, la capacidad de conservar la heterogeneidad celular del tejido hepático, incluyendo hepatocitos, células biliares y poblaciones progenitoras. En segundo lugar, permiten reproducir las diferentes etapas evolutivas de la enfermedad, desde formas tempranas hasta cirrosis avanzada y hepatitis alcohólica. Finalmente, ofrecen una plataforma extraordinaria para evaluar la respuesta individual a nuevos tratamientos, acercándonos al anhelado objetivo de una medicina personalizada. 

Merece especial reconocimiento el hecho de haber desarrollado estos organoides a partir de biopsias obtenidas de pacientes reales con distintos grados de daño hepático por alcohol. Esta aproximación otorga una enorme relevancia clínica al modelo, ya que la enfermedad hepática asociada al alcohol continúa siendo una de las principales causas de cirrosis, trasplante hepático y mortalidad tanto en México como en el resto del mundo. Disponer de un sistema que refleje fielmente esa diversidad clínica abre nuevas oportunidades para comprender la progresión de la enfermedad e identificar blancos terapéuticos más precisos. 

Una sincera felicitación al Dr. Pau Sancho-Bru, jefe del Laboratorio de plasticidad y reparación tisular en enfermedades hepáticas, del Centro Esther Koplowitz y a todo el equipo del Hospital Clínic i Provincial de Barcelona, institución que ha contribuido decisivamente a la formación de numerosos hepatólogos mexicanos. Trabajos como este consolidan a ese grupo como uno de los referentes mundiales en investigación hepatológica y reafirman el papel de Barcelona como una auténtica cuna de innovación científica en beneficio de nuestros pacientes.

Articulo de divulgación resumido y preparado por:

Fernanda Salinas Iglesias, alumna de BioCiencias del Tecnológico de Monterrey, CCM
A01657679@tec.mx

Referencias:

1. Ariño, S., Ferrer-Lorente, R., Serrano, G., Zanatto, L., Martínez-García, R. A., Jordi Gratacós-Ginès, Rubio, A. B., Pérez, M., Mateos-Sánchez, C., Aguilar-Bravo, B., Atkinson, S., Xu, Z., Cantallops-Vilà, P., Sererols-Viñas, L., Paloma Ruiz-Blázquez, Rill, A., Fundora, Y., Lozano, J. J., Coll, M., … Pau Sancho-Bru. (2025). Los organoides hepáticos derivados de pacientes reproducen la heterogeneidad epitelial del hígado y permiten la modelización de precisión de la enfermedad hepática relacionada con el alcohol. Journal of Hepatology, 84(1), 135–149. https://doi.org/10.1016/j.jhep.2025.07.014
2. ‌Dutta, A., Chowdhury, N., Chandra, S., Guha, P., Saha, V. y Dwijit GuhaSarkar. (2025). Organoides de colangiocitos de la vesícula biliar. Biology of the Cell, 117(2), e2400132–e2400132. https://doi.org/10.1111/boc.202400132
3. Hernández-Évole, H., Jiménez-Esquivel, N., Pose, E. y Bataller, R. (2023). Enfermedad hepática asociada al alcohol: epidemiología y tratamiento. Annals of Hepatology, 29(1), 101162. https://doi.org/10.1016/j.aohep.2023.101162
4. Kim, Y., Kang, M., Mamo, M. G., Adisasmita, M., Huch, M. y Choi, D. (2024). Organoides hepáticos: avances actuales y aplicaciones futuras en hepatología. Clinical and Molecular Hepatology, 31(Suplemento), S327–S348. https://doi.org/10.3350/cmh.2024.1040
5. Patel, R., y Mueller, M. (13 de julio de 2023). Enfermedad hepática asociada al alcohol. Nih.Gov; StatPearls Publishing. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK546632/