Una técnica de laboratorio de vanguardia que convierte las células madre humanas en tejido similar al cerebro ahora recapitula el desarrollo del cerebro humano con mayor precisión que nunca, según un nuevo estudio de la Facultad de Medicina de la Universidad Case Western Reserve. El estudio, publicado en Métodos de la naturaleza , muestra cómo cultivar "organoides" cerebrales - mini esferas autoorganizadas que ahora contienen todos los tipos de células principales que se encuentran en la corteza cerebral humana - en platos de laboratorio.
Desde su debut, la llamada tecnología organoide ha revolucionado la capacidad de los investigadores para generar y estudiar tejido humano en el laboratorio. Pero cuando se trata del cerebro, los modelos no estaban completamente completos. Este nuevo estudio proporciona un eslabón perdido.
"Tomamos el sistema organoide y agregamos el tercer tipo de células principales en el sistema nervioso central - oligodendrocitos - y ahora tenemos una representación más precisa de las interacciones celulares que ocurren durante el desarrollo del cerebro humano", dijo Paul Tesar, PhD,el Dr. Donald y Ruth Weber Goodman, Profesor de Terapéutica Innovadora y profesor asociado de genética y ciencias del genoma en la Facultad de Medicina de la Universidad Case Western Reserve.
Los oligodendrocitos son críticos para un cerebro sano. Producen mielina, una sustancia grasa que envuelve y soporta las conexiones de las células nerviosas, al igual que el aislamiento alrededor de un cable eléctrico. Sin mielina, las células nerviosas no pueden comunicarse de manera efectiva y pueden deteriorarse. Muchas enfermedades neurológicas son el resultado dedefectos de mielina, incluida la esclerosis múltiple y trastornos genéticos pediátricos raros.
"Esta es una plataforma poderosa para comprender el desarrollo humano y la enfermedad neurológica", dijo Tesar. "Usando la tecnología de células madre podemos generar cantidades casi ilimitadas de tejido similar al cerebro humano en el laboratorio. Nuestro método crea una 'mini-corteza,'que contiene neuronas, astrocitos y ahora oligodendrocitos que producen mielina. Este es un paso importante hacia el desbloqueo de las etapas del desarrollo del cerebro humano que antes eran inaccesibles ".
Tesar y sus colegas también demostraron cómo se puede usar su sistema organoide mejorado para probar medicamentos que mejoran la mielina ". Estos organoides proporcionan una forma de predecir la seguridad y la eficacia de las nuevas terapias con mielina en el tejido similar al cerebro humano en el laboratorio antes de la clínicapruebas en humanos ", dijo Mayur Madhavan, PhD, coautor del estudio. El equipo trató los organoides con medicamentos previamente identificados para mejorar la producción de mielina en ratones. Por primera vez, los investigadores utilizaron el modelo para probar medicamentos que mejorangeneración de oligodendrocitos humanos y mielina.
El equipo de investigación también generó organoides de pacientes con la enfermedad de Pelizaeus-Merzbacher, un trastorno de mielina genética raro pero mortal. "La enfermedad de Pelizaeus-Merzbacher ha sido un trastorno complicado de estudiar debido a las muchas mutaciones diferentes que pueden causarla y la inaccesibilidad deel tejido cerebral del paciente ", dijo Zachary Nevin, PhD, coautor del estudio," pero estos nuevos organoides nos permiten estudiar directamente el tejido similar al cerebro de muchos pacientes simultáneamente y probar posibles terapias ". Organoides generados a partir de pacientes con tres tipos diferentesCada una de las mutaciones de la enfermedad de Pelizaeus-Merzbacher demostró características únicas que podrían ser el objetivo del tratamiento farmacológico. Los hallazgos validan la configuración como una plataforma versátil para observar y diseccionar la enfermedad de mielina humana y probar terapias individualizadas.
"Nuestro método permite la generación de tejido cerebral humano en el laboratorio de cualquier paciente", dijo Tesar. "En términos más generales, puede recapitular con precisión cómo se construye el sistema nervioso humano e identificar qué funciona mal en ciertas condiciones neurológicas".
En el estudio se unieron al laboratorio Tesar Robert H. Miller, PhD, y colegas de la Facultad de Medicina y Ciencias de la Salud de la Universidad George Washington y Valentina Fossati, PhD, y colegas del Instituto de Investigación de la Fundación de Células Madre de Nueva York.
Esta investigación fue apoyada por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación de Enfermedades Pelizaeus-Merzbacher, la Fundación de Células Madre de Nueva York, la Fundación Connor B. Judge y la Fundación Nacional de Células Madre. El apoyo filantrópico fue generosamente proporcionado por Peterson, Fakhouri,Long, Goodman, Geller, Galbut / Heil y las familias Weidenthal.
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Materiales proporcionado por Universidad Case Western Reserve . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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