Secci\u00f3n transversal de organoide cerebral; Todas las c\u00e9lulas en azul, las c\u00e9lulas madre neurales en rojo y las neuronas en verdeMADELINE A. LANCASTEREn un laboratorio austriaco, un equipo de cient\u00edficos ha desarrollado modelos tridimensionales de cerebros humanos embrionarios. Estos “organoides cerebrales” est\u00e1n hechos de c\u00e9lulas madre, que simplemente se ba\u00f1an en el c\u00f3ctel correcto de nutrientes y se cultivan en una c\u00e1mara giratoria. En unas pocas semanas, se organizan en bolas de tejido blanco del tama\u00f1o de un guisante, que recapitulan algunas de las caracter\u00edsticas complejas de un cerebro en crecimiento, incluidas distintas capas y regiones.<\/p>\n
“Esto demuestra la enorme poder organizador de las c\u00e9lulas humanas” dijo Jürgen Knoblich del Instituto de Biotecnolog\u00eda Molecular de la Academia de Ciencias de Austria, quien dirigi\u00f3 el estudio publicado en Nature <\/em>hoy (28 de agosto). \u00abIncluso el \u00f3rgano m\u00e1s complejo, el cerebro humano, puede comenzar a formarse sin micromanipulaci\u00f3n\u00bb.<\/p>\n Knoblich advirti\u00f3 que los organoides no son \u00abcerebros en un frasco\u00bb. “Estamos hablando del primero…<\/p>\n Estos modelos no ayudar\u00e1n a descifrar la conectividad del cerebro o las funciones mentales superiores, pero son excelentes herramientas para estudiar tanto su desarrollo temprano como los trastornos que perturban esas funciones. primeros pasos. Por ejemplo, el equipo de Knoblich produjo organoides inusualmente peque\u00f1os utilizando c\u00e9lulas madre extra\u00eddas de un paciente con microcefalia, un trastorno del neurodesarrollo caracterizado por un cerebro peque\u00f1o. Eliminar los genes asociados con la microcefalia en ratones hace muy poco porque los cerebros murinos se desarrollan de manera diferente a los humanos. Los organoides podr\u00edan ayudar a sortear las limitaciones de estos modelos animales, brindando una representaci\u00f3n m\u00e1s precisa de los cerebros humanos.<\/p>\n Madeline Lancaster, miembro del grupo de Knoblichs, cre\u00f3 los modelos 3D a partir de peque\u00f1os grupos de c\u00e9lulas madre. . Ba\u00f1\u00f3 las c\u00e9lulas con nutrientes que las empujan hacia un estado neural, las incrust\u00f3 dentro de un gel para darles soporte estructural y las hizo crecer en un biorreactor giratorio para ayudarlas a absorber m\u00e1s nutrientes. Se necesit\u00f3 una gran cantidad de trabajo para ajustar las condiciones, pero una vez que el equipo lo hizo, los organoides crecieron con \u00e9xito en solo 20 a 30 d\u00edas.<\/p>\n Usando marcadores moleculares ajustados a partes espec\u00edficas del cerebro, Lancaster mostr\u00f3 que los organoides desarrollan una variedad de zonas distintivas que corresponden a regiones del cerebro humano como la corteza prefrontal, el l\u00f3bulo occipital, el hipocampo y la retina. Tambi\u00e9n incluyeron neuronas en funcionamiento, que se produjeron de la manera correcta: fueron creadas por c\u00e9lulas gliales radiales en las capas m\u00e1s internas de la corteza, antes de migrar a las capas externas.<\/p>\n Otros cient\u00edficos han desarrollado organoides que imitan a varios humanos. \u00f3rganos, incluidos los ojos, los ri\u00f1ones, los intestinos e incluso el cerebro. Por ejemplo, en 2008, el equipo de Yoshiki Sasais en el Centro RIKEN de Biolog\u00eda del Desarrollo demostr\u00f3 que las c\u00e9lulas madre pueden convertirse en bolas de c\u00e9lulas neuronales que se autoorganizan en capas distintivas. Pero en comparaci\u00f3n con este intento anterior, los nuevos organoides son los m\u00e1s completos hasta la fecha en t\u00e9rminos de caracter\u00edsticas que se asemejan directamente a las del cerebro humano en desarrollo, seg\u00fan Arnold Kriegstein, bi\u00f3logo de c\u00e9lulas madre de la Universidad de California en San Francisco, quien fue no particip\u00f3 en el estudio.<\/p>\n Realmente destacan la capacidad de empujar estas c\u00e9lulas embrionarias humanas y permitirles autoensamblarse, a\u00f1adi\u00f3 Kriegstein. Gran parte de la se\u00f1alizaci\u00f3n que se produce y la especificaci\u00f3n real de las diferentes partes del cerebro se producen intr\u00ednsecamente en estas c\u00e9lulas.<\/p>\n Despu\u00e9s de refinar su t\u00e9cnica, el equipo cre\u00f3 un organoide personal de un paciente escoc\u00e9s con microcefalia grave, quien ten\u00eda varias mutaciones en un gen llamado CDK5RAP2. Tomaron c\u00e9lulas de la piel del paciente, las reprogramaron en un estado similar a un tallo y las usaron para hacer crecer organoides que terminaron siendo mucho m\u00e1s peque\u00f1os de lo habitual. Al diseccionar los organoides, el equipo descubri\u00f3 la raz\u00f3n de este tama\u00f1o atrofiado.<\/p>\n Cuando se desarrollan cerebros sanos, las c\u00e9lulas gliales radiales primero se dividen sim\u00e9tricamente para aumentar su n\u00famero antes de dividirse asim\u00e9tricamente para producir neuronas. En los organoides microcef\u00e1licos, este cambio ocurre prematuramente y las neuronas comienzan a formarse cuando el grupo de c\u00e9lulas gliales radiales es demasiado bajo. Como resultado, los cerebros no desarrollan suficientes neuronas y terminan siendo peque\u00f1os. CDK5RAP2 es responsable de este cambio prematuro; cuando el equipo volvi\u00f3 a a\u00f1adir la prote\u00edna a los organoides microcef\u00e1licos mutantes, estos crecieron hasta alcanzar un tama\u00f1o normal.<\/p>\n Wieland Huttner, neurobi\u00f3logo del Instituto Max Planck de Biolog\u00eda y Gen\u00e9tica de C\u00e9lulas Moleculares, dijo que estos resultados simplemente confirman lo que otros ya sospechaban sobre CDK5RAP2. Sin embargo, los organoides podr\u00edan ser m\u00e1s \u00fatiles para comprender otros genes de microcefalia cuyas funciones a\u00fan no est\u00e1n claras.<\/p>\n Por ejemplo, las mutaciones en el gen ASPM pueden encoger un cerebro humano en un tercio de su tama\u00f1o normal, pero apenas hacer una abolladura del tama\u00f1o del cerebro de un rat\u00f3n. El cerebro del rat\u00f3n no es lo suficientemente bueno para estudiar la microcefalia, dijo Huttner. Necesitas poner esos genes en un modelo adecuado como este. Es, despu\u00e9s de todo, humano. Definitivamente enriquece el campo. No hay duda al respecto.<\/p>\n Knoblich advirti\u00f3 que es poco probable que los organoides reemplacen por completo los experimentos con animales. No podemos duplicar la elegancia con la que se puede hacer gen\u00e9tica en modelos animales, dijo, pero podr\u00edamos reducir la cantidad de experimentos con animales, especialmente cuando se trata de toxicolog\u00eda o pruebas de drogas.<\/p>\n En el futuro, espera desarrollar organoides m\u00e1s grandes. Por el momento, los modelos no pueden crecer m\u00e1s sin un suministro de sangre, y sus interiores son zonas muertas compuestas de c\u00e9lulas hambrientas y asfixiadas. Si el equipo puede resolver este problema y persuadir a los organoides para que contin\u00faen creciendo, podr\u00edan capturar eventos posteriores en el desarrollo del cerebro, que pueden ser relevantes para otros trastornos, como el autismo. Eso ser\u00eda un gran paso adelante, dijo Knoblich.<\/p>\n MA Lancaster et al., Cerebral organoides modelan el desarrollo del cerebro humano y la microcefalia, Nature<\/em>, doi: 10.1038\/nature12517 , 2013.<\/strong><\/p>\n Reciba acceso completo a m\u00e1s de 35 a\u00f1os de archivos<\/strong>, as\u00ed como a TS Digest<\/em><\/strong>, ediciones digitales de The Scientist <\/em><\/strong>, art\u00edculos destacados<\/strong>, \u00a1y mucho m\u00e1s!\u00danase gratis hoy \u00bfYa es miembro?Inicie sesi\u00f3n aqu\u00ed<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Secci\u00f3n transversal de organoide cerebral; Todas las c\u00e9lulas en azul, las c\u00e9lulas madre neurales en rojo y las neuronas en verdeMADELINE A. LANCASTEREn un laboratorio austriaco, un equipo de cient\u00edficos ha desarrollado modelos tridimensionales de cerebros humanos embrionarios. 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