Or­ga­noi­des ce­re­bra­les hu­ma­nos res­pon­den a es­tí­mu­los vi­sua­les al tras­plan­tar­los en ra­tas

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Un equipo científico de la Universidad de Pensilvania (UPenn), liderado por el neurocirujano Isaac Chen, demostraron que los or­ga­noi­des ce­re­bra­les —grupos de neuronas cultivadas en laboratorio— pue­den in­te­grar­se en ce­re­bros de ra­tas y res­pon­der a es­tí­mu­los vi­sua­les como lu­ces in­ter­mi­ten­tes. Los resultados del trabajo se presentan esta semana en la revista Cell Stem Cell.

Estudios previos probaron que se podían in­te­grar neu­ro­nas in­di­vi­dua­les hu­ma­nas en ce­re­bros de roe­do­res y, más recientemente, se demostró que los organoides cerebrales humanos pueden trasplantarse en ratas recién nacidas. Sin embargo, aún está por ex­plo­rar si es­tos in­jer­tos pue­den in­te­grar­se fun­cio­nal­men­te en el sis­te­ma vi­sual de ce­re­bros adul­tos le­sio­na­dos.

Ahora, explica Chen a SINC, “en lugar de estudiar el trasplante de organoides en el cerebro postnatal temprano intacto, lo hemos hecho en el de una rata adulta, en el que se había formado una cavidad de lesión visual por aspiración. Se trata fundamentalmente de un mo­de­lo di­fe­ren­te que se cen­tra en las le­sio­nes ce­re­bra­les y en las es­tra­te­gias de re­pa­ra­ción”.

“También exa­mi­na­mos la cor­te­za vi­sual —subraya el investigador—, porque tiene múltiples niveles de respuestas neuronales que nos permiten determinar el grado de integración de los organoides con el cerebro huésped. Además de las respuestas a la luz intermitente, también observamos que un subconjunto de neuronas organoides respondía a orientaciones específicas de la estimulación luminosa. Esa función se denomina ‘se­lec­ti­vi­dad de orien­ta­ció­n’ y es una característica única y de orden superior de la corteza visual”.

Una arquitectura que se asemeja al cerebro

El equipo se centró no solo en trasplantar células individuales, sino te­ji­do. “Los organoides cerebrales tienen una arquitectura que se asemeja al cerebro. Así pudimos observar neuronas individuales dentro de esta estructura para comprender mejor la integración de los organoides trasplantados”, asegura Chen.

Los investigadores cultivaron en el laboratorio, neuronas derivadas de cé­lu­las ma­dre hu­ma­nas, durante unos 80 días, antes de injertarlas en los cerebros de las ratas adultas que habían sufrido lesiones en la corteza visual.

Al cabo de tres meses, los organoides injertados se habían integrado en el cerebro de los roedores: se vascularizaron, crecieron en tamaño y número, enviaron proyecciones neuronales y formaron sinapsis con las neuronas del huésped.

El equipo utilizó virus marcados con fluorescencia que saltaban a lo largo de las sinapsis, de neurona a neurona, para detectar y rastrear las co­ne­xio­nes fí­si­cas en­tre el or­ga­noi­de y las cé­lu­las ce­re­bra­les de la rata hués­ped. “Inyectando uno de estos marcadores víricos en el ojo del animal, pudimos rastrear las conexiones neuronales a partir de la retina», explica el investigador, “y el trazador consiguió llegar hasta el organoide”.

A continuación, los autores utilizaron sondas de electrodos para medir la actividad de las neuronas del organoide mientras las ratas eran expuestas a luces parpadeantes y barras blancas y negras alternas. “Vimos que un buen número de neuronas respondían a orientaciones específicas de la luz, lo que evidencia que estos organoides eran capaces no solo de integrarse con el sistema visual, sino de adoptar además funciones muy concretas de la corteza visual”, comenta Chen.

Grado sorprendente de integración en tres meses

Al equipo le sorprendió el nivel de incorporación de los injertos en solo tres meses. “No esperábamos ver este grado de integración funcional tan pronto”, afirma el líder del trabajo, “ha habido otros estudios sobre el trasplante de células individuales que muestran que incluso 9 o 10 meses después de trasplantar neuronas humanas a un roedor, aún no están completamente maduras”.

“Los te­ji­dos neu­ro­na­les po­drían te­ner el po­ten­cial de re­cons­truir zo­nas del ce­re­bro le­sio­na­do”, afirma Chen, quien adelanta: “No hemos descifrado todo, pero este es un primer paso muy sólido. Ahora queremos entender cómo se podrían utilizar los organoides en otras zonas del córtex, no solo en el visual, y llegar a comprender las reglas que guían la forma en que las neuronas organoides se integran en el cerebro para poder controlar mejor ese proceso y hacer que ocurra más rápidamente”.

Chen reconoce que esta investigación es aún muy experimental y que las expectativas son aún a largo plazo. “Creo que son necesarias mejoras en la composición celular y en la estructura de la versiones actuales de organoides, así como una mayor comprensión del proceso de integración, antes de que podamos pensar en una traslación real a los pacientes. Estamos al principio del camino, pero soy muy optimista sobre el potencial de esta estrategia”, concluye.

Imágenes e información brindadas por https://noticiasncc.com/

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