MADRID, 26 Feb. (EUROPA PRESS) -
Un nuevo estudio de investigadores de la Universidad de California (UCLA) y la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, ha descubierto que los organoides tridimensionales del 'mini cerebro' derivados de células madre humanas pueden madurar de una manera sorprendentemente similar al desarrollo del cerebro humano.
Para el nuevo estudio, publicado en la revista 'Nature Neuroscience', sus los autores principales, el doctor Daniel Geschwind, de UCLA, y el doctor Sergiu Pasca, de la Universidad de Stanford, realizaron un extenso análisis genético de organoides que se habían cultivado durante hasta 20 meses en una placa de laboratorio. Descubrieron que estos organoides 3D siguen un reloj interno que guía su maduración en sincronía con la línea de tiempo del desarrollo humano.
"Esto es novedoso: hasta ahora, nadie ha cultivado y caracterizado estos organoides durante tanto tiempo, ni se ha demostrado que recapitularán el desarrollo del cerebro humano en un entorno de laboratorio en su mayor parte", señala Geschwind, profesor distinguido en Genética Humana en la Facultad de Medicina David Geffen de UCLA, miembro del Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research, en UCLA, y decano asociado senior y vicerrector asociado y director del Institute for Precision Health, en UCLA.
"Este será un impulso importante para el campo. Hemos demostrado que estos organoides pueden madurar y replicar muchos aspectos del desarrollo humano normal, lo que los convierte en un buen modelo para estudiar enfermedades humanas en un plato", asegura.
Los organoides del cerebro humano se crean utilizando células madre pluripotentes inducidas, también conocidas como células iPS, que se derivan de células de la piel o de la sangre que han sido reprogramadas a un estado similar a una célula madre embrionaria que permite a los científicos crear cualquier tipo de célula.
Estas células iPS se exponen luego a una mezcla especializada de sustancias químicas que las influye para crear la célula de una determinada región del cerebro. Con el tiempo y las condiciones adecuadas, las células se autoorganizan para crear estructuras 3D que reproducen fielmente varios aspectos del desarrollo del cerebro humano.
Los organoides derivados de células madre humanas tienen el potencial de revolucionar la práctica de la medicina al brindarles a los investigadores información sin precedentes sobre cómo los órganos complejos, incluido el cerebro, se desarrollan y responden a las enfermedades.
Durante varios años, los investigadores han estado cultivando organoides del cerebro humano para estudiar los trastornos neurológicos y del neurodesarrollo humanos, como la epilepsia, el autismo y la esquizofrenia.
La utilidad de estos modelos se ha visto obstaculizada por la creencia generalizada de que las células que componen estos organoides permanecen estancadas en un estado de desarrollo análogo a las células que se observan en el desarrollo fetal.
El estudio muestra que es posible que las células crezcan hasta una madurez que permita a los científicos estudiar mejor las enfermedades que aparecen en la edad adulta, como la esquizofrenia o la demencia.
"Existe un gran interés en los modelos de células madre de enfermedades humanas --añade Geschwind--. Este trabajo representa un hito importante al mostrar qué aspectos del desarrollo del cerebro humano se modelan con la mayor fidelidad y qué genes específicos se comportan bien in vitro y cuándo es mejor modelarlos. De igual importancia, proporcionamos un marco basado en análisis genómicos no sesgados para evaluar qué tan bien los modelos in vitro modelan el desarrollo y la función in vivo".
Los autores también proporcionan una herramienta llamada GECO que permite a los investigadores explorar sus genes de interés para medir la fidelidad entre el cerebro in vitro e in vivo.
"Demostramos que estos organoides cerebrales en 3D siguen un reloj interno, que progresa en un entorno de laboratorio en paralelo a lo que ocurre dentro de un organismo vivo", resalta el primer autor Aaron Gordon, postdoctorado en el Laboratorio Geschwind en la Escuela de Medicina David Geffen de la UCLA.
"Se trata de un hallazgo notable --resalta--: demostramos que alcanzan la madurez postnatal en torno a los 280 días de cultivo y que, a partir de entonces, comienzan a modelar aspectos del cerebro infantil, incluidos los cambios fisiológicos conocidos en la señalización de los neurotransmisores".
