Los organoides cerebrales son modelos de cerebros humanos en miniatura que se cultivan en el laboratorio. Se crean a partir de células madre pluripotentes inducidas (iPSC), que son células capaces de convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo. Los organoides cerebrales se pueden utilizar para estudiar el desarrollo del cerebro, las enfermedades neuronales y los efectos de los fármacos.
Un equipo de científicos de la Universidad de Pensilvania ha demostrado que los organoides cerebrales pueden integrarse en cerebros de ratas adultas lesionadas y responder a estímulos visuales. Este hallazgo es importante porque podría abrir nuevas vías para el tratamiento de las lesiones cerebrales.
En estudios anteriores, se había demostrado que se podían integrar neuronas individuales humanas en cerebros de roedores. Sin embargo, aún no se sabía si los organoides cerebrales, que son más complejos que las neuronas individuales, podrían integrarse también en cerebros lesionados.
En el nuevo estudio, los investigadores trasplantaron organoides cerebrales humanos en el cerebro de ratas adultas que habían sufrido una lesión visual por aspiración. Los organoides se integraron con éxito en el cerebro de las ratas y comenzaron a responder a estímulos visuales.
Los investigadores también observaron que un subconjunto de neuronas de los organoides respondía a orientaciones específicas de la estimulación luminosa. Esta función, denominada "selectividad de orientación", es una característica única y de orden superior de la corteza visual.
Los hallazgos del estudio sugieren que los organoides cerebrales podrían utilizarse para reparar las lesiones cerebrales.
Los investigadores aún están en las primeras etapas de desarrollo de esta nueva terapia. Sin embargo, los hallazgos del nuevo estudio son prometedores y podrían conducir a nuevos tratamientos para las lesiones cerebrales.
El equipo de investigación se centró en el trasplante de tejido, no solo de células individuales. Esto se debe a que los organoides cerebrales tienen una estructura similar a la del cerebro. De esta forma, los investigadores pudieron observar las neuronas individuales dentro de esta estructura para comprender mejor cómo se integraban los organoides trasplantados.
Los investigadores cultivaron neuronas derivadas de células madre humanas en el laboratorio durante unos 80 días. A continuación, las injertaron en los cerebros de ratas adultas que habían sufrido lesiones en la corteza visual. Tres meses después del trasplante, los organoides se habían integrado en el cerebro de los roedores. Se habían vascularizado, habían crecido en tamaño y número, y habían formado sinapsis con las neuronas del huésped.
El equipo utilizó virus marcados con fluorescencia para detectar y rastrear las conexiones físicas entre el organoide y las células cerebrales de la rata huésped. Estos virus se propagan a lo largo de las sinapsis, de neurona a neurona. Los investigadores inyectaron uno de estos marcadores víricos en el ojo de las ratas. El marcador pudo rastrear las conexiones neuronales a partir de la retina hasta el organoide. A continuación, los autores utilizaron sondas de electrodos para medir la actividad de las neuronas del organoide. Las ratas fueron expuestas a luces parpadeantes y barras blancas y negras alternas.
Los investigadores observaron que un buen número de neuronas del organoide respondían a orientaciones específicas de la luz. Esto indica que los organoides eran capaces no solo de integrarse con el sistema visual, sino también de adoptar funciones muy concretas de la corteza visual
Estos resultados son prometedores para el desarrollo de nuevos tratamientos para las enfermedades neurológicas. Los organoides cerebrales podrían utilizarse para estudiar cómo se desarrollan y progresan estas enfermedades. También podrían utilizarse para probar nuevos fármacos y terapias. Por ejemplo, los investigadores podrían utilizar los organoides para evaluar la eficacia de un nuevo medicamento para tratar la ceguera.
El estudio de los organoides cerebrales es una nueva y prometedora área de investigación. Estos modelos podrían revolucionar nuestra comprensión de las enfermedades neurológicas y el desarrollo del cerebro.
Los investigadores se sorprendieron de que los organoides se integraran tan rápidamente en el cerebro de las ratas. En solo tres meses, los organoides habían formado sinapsis con las neuronas del huésped, se habían vascularizado y habían crecido en tamaño y número.
Este grado de integración es sorprendente, ya que otros estudios han demostrado que incluso después de nueve o diez meses, los trasplantes de células individuales aún no están completamente maduros.
Estos resultados sugieren que los organoides podrían tener el potencial de reconstruir zonas del cerebro lesionado. Sin embargo, la investigación aún está en sus primeras etapas y se necesitan más estudios para comprender mejor cómo funcionan los organoides y cómo se pueden mejorar para mejorar su eficacia.
Perspectivas a largo plazo
El líder del estudio, Isaac Chen, afirma que el equipo ahora quiere entender cómo se podrían utilizar los organoides en otras zonas del cerebro, además de la corteza visual. También quieren comprender las reglas que rigen la integración de los organoides en el cerebro para poder controlar mejor el proceso y hacerlo que ocurra más rápidamente.
Chen reconoce que esta investigación es aún muy experimental y que las expectativas son aún a largo plazo. Sin embargo, es optimista sobre el potencial de esta estrategia para el desarrollo de nuevos tratamientos para las enfermedades neurológicas.
