Los organoides de ‘mini cerebro’ cultivados en laboratorio maduran de manera muy similar a los cerebros infantiles
Un nuevo estudio de investigadores de la UCLA y la Universidad de Stanford encuentra que los organoides tridimensionales de ‘mini cerebro’ derivados de células madre humanas pueden madurar de una manera sorprendentemente similar a desarrollo del cerebro humano. Crédito: UCLA Health
Un nuevo estudio de investigadores de la UCLA y la Universidad de Stanford encuentra 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 Nature Neuroscience el 22 de febrero, los autores principales, el Dr. Daniel Geschwind de UCLA y el Dr. 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 tridimensionales 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 este período de tiempo. , ni demostrado que recapitularán el desarrollo del cerebro humano en un entorno de laboratorio en su mayor parte», dijo Geschwind, MD, Ph.D., Profesor Distinguido MacDonald en Genética Humana en la Escuela de Medicina David Geffen de UCLA, miembro de Eli and Edythe Broad Center of Regenerative Medicine and Stem Cell Research de UCLA, y decana asociada sénior y vicerrectora asociada y directora del Instituto de Salud de Precisión de 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», dijo.
Los organoides del cerebro humano se crean utilizando tallos pluripotentes inducidos células , también conocidas como células iPS, que se derivan de células sanguíneas o de la piel que se han reprogramado a un estado similar al de las células madre embrionarias, lo 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 tridimensionales que replican 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 brindando a los investigadores conocimientos 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 cerebrales humanos para estudiar trastornos neurológicos y del neurodesarrollo humano, 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 atrapadas 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 enfermedad humana», agregó 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. Igualmente importante, proporcionamos un marco basado en análisis genómicos imparciales para evaluando 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 tridimensionales siguen un reloj interno, que progresa en un entorno de laboratorio en paralelo a lo que ocurre dentro de un organismo vivo», dijo el primer autor Aaron Gordon, Ph.D., un postdoctorado en The Geschwind Lab en la Escuela de Medicina David Geffen de UCLA. «Este es un hallazgo notable: mostramos que alcanzan la madurez posnatal alrededor de los 280 días en cultivo, y luego comienzan a modelar aspectos del cerebro infantil, incluidos los cambios fisiológicos conocidos en la señalización de los neurotransmisores».
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Cómo la alteración de un solo gen pudo haber separado a los humanos modernos de sus predecesores Más información: La maduración a largo plazo de los organoides corticales humanos coincide con las transiciones postnatales tempranas clave, Nature Neuroscience (2021) . DOI: 10.1038/s41593-021-00802-y , www.nature.com/articles/10.1038/s41593-021-00802-y Información de la revista: Nature Neuroscience
Proporcionado por la Universidad de California , Los Ángeles Cita: Los organoides de ‘mini cerebro’ cultivados en laboratorio maduran de manera muy parecida a los cerebros de los bebés (22 de febrero de 2021) consultado el 30 de agosto de 2022 en https://medicalxpress.com/news/2021-02- mini-brain-organoids-grown-lab.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.