El Instituto de Investigación Metodista de Houston está haciendo mini cerebros a partir de células madre humanas que ponen a los investigadores en una vía rápida para reparar el sistema nervioso después de una lesión o enfermedad del cerebro y la médula espinal.
El neurocientífico metodista de Houston Robert Krencik, Ph.D., y su equipo han desarrollado un nuevo sistema para reducir el tiempo que lleva desarrollar estos modelos cerebrales, lo que les dará la capacidad de detectar drogas y estudiar qué hay detrás de las mutaciones que causan enfermedadesmás rápidamente. Sus hallazgos se describen en un artículo titulado "El cocultivo tridimensional sistemático recapitula rápidamente las interacciones entre las neuronas y los astrocitos humanos", en la edición del 12 de diciembre de Informes de células madre .
"Siempre sentimos que lo que estábamos haciendo en el laboratorio no era modelar con precisión cómo actúan las células dentro del cerebro humano", dijo Krencik. "Entonces, por primera vez, cuando juntamos estas células sistemáticamente, cambiaron drásticamentesu complejidad morfológica, tamaño y forma. Parecen células como las verías dentro del cerebro humano, por lo que ahora podemos estudiar las células en el laboratorio en un entorno más natural ".
¿Y por qué es esto importante? Krencik dice que las células cultivadas en cultivos de laboratorio tradicionales se colocan en una placa de Petri plana, se rompen y se manipulan de otro modo, perturbando sus interacciones. Esto da como resultado que no puedan reproducir la forma, estructura y crecimiento del desarrollo delas células del cerebro en el laboratorio, lo que lleva a células de aspecto muy simplista e inmaduras. Sin embargo, en el cerebro humano, estas células tienen un aspecto muy complejo e interactúan de manera compleja entre sí y con el medio ambiente. Las nuevas tecnologías ahora se centran en 3-D sistemas de cultivo, pero el tiempo exhaustivo para estos estudios no es factible para acelerar los descubrimientos.
"Normalmente, el desarrollo de estos mini cerebros 3-D lleva meses y años para desarrollarse", dijo Krencik. "Tenemos nuevas técnicas para pre-madurar las células por separado y luego combinarlas, y descubrimos que en unas pocas semanas 'son capaces de formar interacciones maduras entre sí. Por lo tanto, el período de tiempo para llegar a ese punto final para los estudios se reduce drásticamente con nuestro sistema ".
El laboratorio de Krencik se centró en un tipo de célula en forma de estrella llamada astrocitos, porque son un factor clave para lograr que las neuronas del cerebro se conecten y se comuniquen entre sí al ayudar a aumentar el número y la fuerza de las conexiones neuronales en el cerebro y la médula espinalEstán involucrados en la mayoría de las enfermedades neuronales y también son responsables de mantener un sistema nervioso saludable. Con el equipo de bioingeniería del modelo Krencik, la incorporación de astrocitos aceleró las conexiones de las neuronas circundantes.
El grupo de Krencik es el primero en diseñar específicamente astrocitos en estos mini cerebros 3-D. Al hacerlo, esto condujo a la maduración acelerada tanto de los astrocitos como de las neuronas circundantes. Introduciéndolos por primera vez en este artículo, acuñóestos "asteroides" de mini cerebros de bioingeniería para distinguirlos de otros tipos de cultivos de esfera 3-D, conocidos como organoides. Los "asteroides" de Krencik contienen poblaciones específicas de astrocitos, mientras que los organoides tienen números y tipos de células indefinidos.
"Usando nuestro sistema, podemos generar astrocitos maduros y hacer que interactúen íntimamente con las neuronas en mayor medida que antes", dijo Krencik. "A diferencia de otras células en el cerebro y en el resto del cuerpo, los astrocitos tienenpropiedades únicas en humanos. Se cree que son en parte responsables de las funciones cognitivas únicas de los humanos y también pueden ser la base de aspectos de enfermedades humanas, como el Alzheimer y los trastornos del espectro autista ".
En última instancia, Krencik está utilizando estos "asteroides" para formar circuitos neuronales funcionales que los investigadores pueden manipular experimentalmente para desarrollar tratamientos y descifrar lo que hace que las enfermedades funcionen. Krencik dice que pueden producir células madre pluripotentes inducidas, comúnmente llamadas células iPS, de cualquier enfermedad opaciente y luego formar estos mini cerebros para estudiar el proceso de la enfermedad, así como evaluar compuestos terapéuticos en ellos para ayudar en el desarrollo de fármacos. Dentro de unos cinco años, su objetivo es utilizar este sistema para desarrollar ensayos clínicos para mejorar o regenerar unsistema nervioso deteriorado de la persona.
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Materiales proporcionados por Metodista de Houston . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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