Pequeños cerebros de laboratorio maduran igual que los humanos
Pablo Javier Piacente
Los «mini cerebros» cultivados en laboratorio maduran de manera muy similar a los cerebros de los bebés humanos: se guían por un reloj interno casi idéntico y podrían propiciar importantes avances contra distintas enfermedades.
Un nuevo estudio realizado por investigadores de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) y la Universidad de Stanford ha comprobado que los organoides cerebrales tridimensionales derivados de células madre humanas pueden madurar de una manera sorprendentemente similar al desarrollo natural del cerebro humano.
De acuerdo a una nota de prensa, estos «mini cerebros» cultivados siguen un reloj interno que guía su maduración en sincronía con la línea de tiempo del desarrollo humano. Esto los convierte en un excelente modelo para estudiar enfermedades humanas directamente en el laboratorio.
La investigación, publicada recientemente en la revista Nature Neuroscience, se basa en un extenso análisis genético de organoides que se habían cultivado por períodos de hasta 20 meses en una placa de laboratorio. Según los científicos, se trata del primer estudio en el cual se investigan las reacciones, comportamientos y características de estos mini-cerebros cultivados durante un período de tiempo tan extenso.
Los especialistas destacaron que la investigación permitió concluir que los mini-cerebros progresan en un entorno de laboratorio en paralelo a los fenómenos que ocurren dentro de un organismo vivo. Esta estrecha relación entre ambos procesos incrementa el valor científico y la aplicación práctica de los organoides cerebrales.
Crecimiento y desarrollo en paralelo
Por un lado, existen notables semejanzas en cuanto a los tiempos y ciclos de crecimiento de ambos desarrollos, pero además se han detectado genes específicos que se comportan de una manera ideal en situaciones de laboratorio, abriendo un campo hasta hoy inédito para el estudio de nuevas opciones terapéuticas en múltiples enfermedades directamente en condiciones experimentales.
“Hemos demostrado que estos organoides pueden madurar y reproducir muchos aspectos del desarrollo humano normal, una condición que los convierte en un excelente modelo para estudiar enfermedades humanas desde un plato de laboratorio», indicó el Dr. Daniel Geschwind, uno de los autores principales del estudio. Además, la investigación ha logrado determinar qué aspectos del desarrollo del cerebro humano se modelan con una mayor fidelidad en estos organoides.
En lo que han denominado como un “hallazgo notable”, los científicos demostraron que los organoides alcanzan la madurez posnatal al pasar alrededor de 280 días en cultivo, para luego comenzar a modelar aspectos del cerebro infantil, incluidos los cambios fisiológicos conocidos en la señalización de neurotransmisores.
Los mini-cerebros se crean utilizando células madre pluripotentes inducidas, también conocidas como células iPS. Las mismas se obtienen a partir de células de la piel o de la sangre, las cuales son reprogramadas a un estado similar al que presenta una célula madre embrionaria. Esto hace posible que los científicos puedan crear cualquier tipo de célula a partir de estas estructuras.
Notable avance hacia el futuro
Aunque en los últimos años se ha registrado un gran avance en cuanto al uso de estos pequeños órganos para estudiar posibles soluciones a distintas patologías o trastornos neurológicos, como la epilepsia, el autismo o la esquizofrenia, su utilidad y progreso se han visto obstaculizados porque hasta el momento se entendía que las células que los componen permanecían estancadas en un estado análogo al que puede observarse en la etapa fetal.
Ahora, el nuevo estudio ha demostrado que puede ser posible hacer crecer a las células que componen estos organoides hasta una madurez que permita a los científicos estudiar mejor las enfermedades que aparecen en la edad adulta, principalmente las enfermedades neurodegenerativas. A esto se suma un mayor conocimiento de las bases genéticas de los procesos implicados y de aquellos procesos cerebrales que se replican con una mayor precisión.
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Referencia
Long-term maturation of human cortical organoids matches key early postnatal transitions. Daniel H. Geschwind, Sergiu P. Pașca et al. Nature Neuroscience (2021).DOI:https://doi.org/10.1038/s41593-021-00802-y
Foto: Robina Weermeijer en Unsplash.
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