USO DE MODELOS DE CEREBROS EN MINIATURA

Foto: Internet. Para un mejor conocimiento de la actividad cerebral.

Las enfermedades que afectan al cerebro comprometen la función no sólo de las células nerviosas, sino también de las células gliales, las cuales sirven de apoyo para estas funciones. En un nuevo estudio, neurocientíficos del Hospital Houston Methodist han diseñado organoides neurales, también conocidos como “cerebros en miniatura”, para contener tanto neuronas maduras como células gliales astrocíticas, en proporciones relativamente similares a las del cerebro humano.

Los organoides neurales de última generación son escalables, reproducibles y permiten la manipulación de la actividad de las neuronas y los astrocitos. El equipo de investigación, dirigido por el autor principal, el doctor Robert Krencik, profesor asistente del Departamento de Neurocirugía en el Centro de Neuroregeneración en el Instituto de Investigación, modificó genéticamente estos organoides, para que la actividad de ambos tipos de células pueda ser manipulada de forma independiente y bajo demanda, lo que facilita la emulación de la actividad cerebral durante los estados de salud y enfermedad.

“El objetivo final es recapitular la funcionalidad del sistema nervioso utilizando organoides, y este estudio describe una próxima generación de esa tecnología. Nuestro nuevo procedimiento experimental para producir organoides maduros es escalable, reproducible y mucho más rápido que las técnicas anteriores, y lleva semanas en lugar de meses”.

Los organoides ofrecen una ventaja sobre la investigación in vivo con organismos modelo, ya que los agregados celulares de los organoides se derivan de células madre humanas, por lo que conservan las características clave del tejido humano. Tradicionalmente, los organoides cerebrales se desarrollaban lentamente a partir de células madre pluripotentes, que se diferencian en muchos de los tipos de células que se encuentran en el sistema nervioso central humano. Algunas limitaciones de estos organoides es que contienen una gran cantidad de tipos de células, incluidos diferentes subtipos de neuronas, células gliales y células no neuronales en diferentes estados de madurez.

“Actualmente, usando métodos tradicionales, tenemos que esperar varios meses para que los astrocitos se generen espontáneamente en los organoides”. Incluso después de que aparecen los astrocitos, los organoides aún tardan mucho tiempo en mostrar una actividad similar a la del cerebro, que es un sello distintivo de las redes neuronales humanas. Para enfrentar estos retos, incorporaron técnicas de bioingeniería para generar rápidamente organoides neuronales, con poblaciones definidas de neuronas y astrocitos producidos de forma independiente, a partir de células madre pluripotentes antes de combinarlos.

Las diversas formas de manipulación genética que utilizan permiten activar los astrocitos de forma experimental, con una sustancia química en lugar de esperar a que los neurotransmisores naturales del cerebro se pusieran en marcha, lo cual es un proceso más complicado y prolongado.

Al usar dos tecnologías diferentes para apuntar a cada tipo de célula, podríamos activar selectivamente las neuronas o los astrocitos. Nuestro sistema organoide totalmente inducible es una herramienta útil no sólo para comprender las interacciones entre las neuronas y los astrocitos en el cerebro humano sano, sino también cómo estas conexiones se ven alteradas por la enfermedad.

“Una aplicación interesante de esta tecnología es el descubrimiento de fármacos. Se puede ampliar muy rápidamente para fabricar miles de organoides a la vez que se pueden usar como una plataforma de prueba de alto rendimiento para medicamentos terapéuticos aplicados a diferentes enfermedades neurológicas, incluidos el Parkinson, Alzheimer, así como cánceres del sistema nervioso”.