Desarrollan organoides cerebrales directamente a partir de tejido humano

Utilizando tejido cerebral fetal, un grupo de investigadores ha logrado construir un modelo de cerebro humano en miniatura en el laboratorio, sin necesidad de inducir a células madre pluripotentes y transformarlas en neuronas y otros tipos de células cerebrales. La estructura autoorganizada resultante es aproximadamente del tamaño de un grano de arroz: aunque no es un órgano real, los científicos esperan que se convierta en un modelo valioso para el tratamiento de enfermedades y trastornos cerebrales.

Un equipo de científicos del Centro Princesa Máxima y del Instituto Hubrecht, en Países Bajos, han logrado desarrollar minicerebros en 3D a partir de tejido cerebral fetal. Se trata de una estrategia innovadora, ya que habitualmente estos organoides cerebrales se producen a partir del tratamiento genético de células madre pluripotentes. El nuevo enfoque ha demostrado ser muy eficaz, de acuerdo a un nuevo estudio publicado en la revista Cell: los investigadores lograron que los pequeños órganos crecieran durante 6 meses y pudieron multiplicarlos.

Un nuevo enfoque con grandes ventajas

Los organoides poseen características específicas y un nivel de complejidad que permite a los científicos modelar de cerca las funciones de un órgano en el laboratorio, descubriendo parámetros y mecanismos que favorecen el progreso de enfermedades o distintas patologías. Gracias a esta herramienta, pueden comenzar a desarrollar nuevos tratamientos y terapias, además de profundizar en el conocimiento de la biología humana.

Hasta el momento, los organoides cerebrales se cultivaban en el laboratorio induciendo o “guiando” a células madre pluripotentes a crecer en estructuras que representaban diferentes áreas del cerebro. Empleando un cóctel específico de moléculas, los especialistas lograban imitar el desarrollo natural del cerebro, pero cada combinación molecular insumía una gran tarea de investigación.

Según una nota de prensa, el equipo de científicos a cargo del nuevo estudio se sorprendió al descubrir que utilizando pequeños trozos de tejido cerebral fetal, en lugar de células individuales, también era posible concretar el crecimiento de minicerebros en 3D. Los investigadores comprobaron que los trozos de tejido podían autoorganizarse en organoides.

Modelo cerebral derivado de tejido

Los nuevos organoides cerebrales desarrollaron un tamaño similar al de un grano de arroz, pero además tenían una serie de características que los hacen particularmente valiosos para estudiar el cerebro humano. En primer lugar, la composición tridimensional del tejido era compleja: contenía varios tipos diferentes de células cerebrales, incluida la llamada glía radial externa, un tipo de célula que se encuentra en los seres humanos y en nuestros ancestros evolutivos.

Al mismo tiempo, los organoides también produjeron proteínas que forman la matriz extracelular, una suerte de estructura protectora o de sostén que se crea alrededor de las células. Otro punto clave es que los organoides cerebrales tisulares mantuvieron varias características de la región específica del cerebro de la que derivaban, y respondieron posteriormente a moléculas que dirigían su desarrollo.  

“Nuestro nuevo modelo cerebral derivado de tejido nos permite comprender mejor cómo el cerebro en desarrollo regula la identidad de las células. También podría ayudar a comprender cómo los errores en ese proceso pueden conducir a enfermedades del desarrollo neurológico como la microcefalia, así como a otras patologías que pueden derivarse de un desarrollo anómalo, incluyendo el cáncer cerebral”, concluyó en el comunicado el Dr. Benedetta Artegiani, uno de los autores del nuevo estudio.

Referencia

Human fetal brain self-organizes into long-term expanding organoids. Delilah Hendrik et al. Cell (2024). DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.12.012