Cuarta publicación del convenio con el Centro Interdisciplinario de Neurociencias de Valparaíso
A través del cultivo de células madres investigadores del Instituto de Biotecnología Molecular de la Academia Austriaca de Ciencias generaron pequeños “organoides” con características similares a ciertas estructuras del cerebro. A pesar de su pequeño tamaño, reproduce aspectos específicos del desarrollo del cerebro humano normal y presenta estructuras que se identifican con regiones cerebrales, observándose incluso una corteza cerebral dividida en regiones similares a las regiones motoras y visuales, además de presentar actividad neural.
En la actualidad, conocemos un gran número de enfermedades que afectan al cerebro, manifestándose algunas de estas durante el desarrollo embrionario, mientras otras lo hacen durante la vida adulta de las personas.
Lo óptimo sería analizar los síntomas y desarrollo de estas enfermedades directamente en las personas que las padecen, sin embargo, las técnicas utilizadas para realizar estos estudios pueden resultar invasivas y no es ético aplicarlas en humanos. Para estudiar la mayoría de estas enfermedades se han generado modelos animales por medio de la manipulación genética y farmacológica de ratas y ratones, que imitan parte de los síntomas de condiciones como la enfermedad de Alzheimer, Parkinson, Esquizofrenia, Epilepsia, Depresión, pero que presentan varias limitaciones desde el punto de vista biológico, psicológico, médico e investigativo por las diferencias obvias que separan a los humanos de estas especies.
[cita] Durante el desarrollo de estos “minicerebros” además se observan patrones de reproducción celular también comparables a los que ocurren en el cerebro normal, que permiten que en estas estructuras, las neuronas, se organicen en capas dentro de la corteza, lo que también es una característica humana. Además, se debe destacar el hecho de que las neuronas que forman parte de estas estructuras cerebrales presentan actividad neural, es decir, funcionan como neuronas normales.[/cita]
En ese sentido es que la ciencia ha dado un gran salto en Agosto de 2013, de la mano de una investigación liderada por investigadores del Instituto de Biotecnología Molecular de la Academia Austriaca de Ciencias (IMBA por sus siglas en inglés) en colaboración con científicos de las universidades de Edinburgo, Cambridge y St George´s, cuyo aporte principal es la generación de un modelo “in vitro” del desarrollo del cerebro humano, modelo que en términos generales consiste en generar pequeñas estructuras con forma de cerebro, a partir de células madre de tejido nervioso, que reproducen muchos de los pasos que ocurren en la generación de un cerebro normal.
Cuando se cultivan las células madre en condiciones adecuadas, estas pueden generar pequeños “organoides” con características similares a ciertas estructuras del cerebro. En este estudio, los investigadores introdujeron las células madres embrionarias en moldes hechos de una mezcla gelatinosa de proteínas (conocida como Matrigel) y este a su vez fue introducido en un artefacto, conocido como biorreactor giratorio, que contiene el medio químico que permite el desarrollo de estas células y al mismo tiempo que monitorea los niveles adecuados de oxigenación y temperatura, similares a las del útero materno. Es en el biorreactor donde ocurre el desarrollo de estructuras más grandes y más complejas que los “organoides” antes descritos, llegando a tamaños de alrededor de 4mm de diámetro y que al cabo de 30 días presentan regiones del cerebro bien definidas.
Durante el desarrollo de estos “minicerebros” además se observan patrones de reproducción celular también comparables a los que ocurren en el cerebro normal, que permiten que en estas estructuras, las neuronas, se organicen en capas dentro de la corteza, lo que también es una característica humana. Además, se debe destacar el hecho de que las neuronas que forman parte de estas estructuras cerebrales presentan actividad neural, es decir, funcionan como neuronas normales.
En la investigación se demostró que este modelo, a pesar de su pequeño tamaño, reproduce aspectos específicos del desarrollo del cerebro humano normal y presenta estructuras que se identifican con regiones cerebrales, observándose incluso una corteza cerebral dividida en regiones similares a las regiones motoras, visuales y otras áreas del cerebro normal. Durante el desarrollo de estos “minicerebros” además se observan patrones de reproducción celular también comparables a los que ocurren en el cerebro normal, que permiten que en estas estructuras, las neuronas, se organicen en capas dentro de la corteza, lo que también es una característica humana. Además, se debe destacar el hecho de que las neuronas que forman parte de estas estructuras cerebrales presentan actividad neural, es decir, funcionan como neuronas normales.
En la misma investigación, este modelo fue utilizado para simular, por medio de la manipulación genética de las células madres, las características de una enfermedad que hasta ahora no había podido ser modelada correctamente en roedores, provocada por la mutación de un gen, cuya principal característica es el tamaño anormalmente reducido de la cabeza. Los investigadores observaron que al mutar el gen de las células madre que originan los “minicerebros”, estos adquirían características anormales, similares a las que se presentan en esta enfermedad, tales como un número reducido de células, células ubicadas en orientaciones que no correspondían a lo normal y pérdida de células progenitoras, esto junto con un aspecto general distinto al observado en los “minicerebros” obtenidos de células sin alteraciones genéticas.
Los “minicerebros”, a pesar de ser estructuras que se originan a partir de células humanas, no presentan problemas éticos al momento de su manipulación y nos entregan una oportunidad que nunca antes había existido para modelar enfermedades que afectan el cerebro humano.
Artículo original:
http://www.nature.com/nature/journal/v501/n7467/full/nature12517.html
