Por primera vez, los científicos han creado modelos en miniatura del cerebro humano que incorporan el sistema de seguridad incorporado del órgano.
Los modelos del tamaño aproximado de una semilla de sésamo incluyen funciones barreras hematoencefálicas (BBB). En un cerebro de tamaño completo, la BBB protegería el delicado órgano de sustancias potencialmente dañinas que podrían estar circulando por el resto del cuerpo.
«La falta de un modelo auténtico de BBB humana ha sido un obstáculo importante en el estudio de las enfermedades neurológicas», afirma el coautor del estudio. Ziyuan Guodijo en un neurobiólogo y científico de células madre del Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati declaración. «Este es un avance importante porque los modelos animales que utilizamos actualmente en la investigación no reflejan con precisión el desarrollo del cerebro humano y la funcionalidad de la BBB».
Guo y sus colegas describieron sus diminutos modelos cerebrales portadores de BBB en un estudio reciente, publicado el 15 de mayo en la revista Célula madre celular.
Relacionado: Los minicerebros cultivados en laboratorio se utilizarán como ‘hardware biológico’ para crear nuevas biocomputadoras, proponen los científicos
En el cuerpo, la BHE recubre los vasos sanguíneos que pasan a través de la cerebro y permite el paso solo de algunas sustancias, como hormonas y glucosa, mientras bloquea amenazas, como toxinas y bacterias. También bloquea muchos medicamentos, lo que plantea un desafío para los desarrolladores de fármacos que trabajan en tratamientos para enfermedades cerebrales.
Los nuevos modelos desarrollados en laboratorio combinan organoides cerebrales — Grupos tridimensionales de células cerebrales cultivadas a partir de células madre, con organoides de vasos sanguíneos, que también se cultivan a partir de células madre pero que se asemejan a la vasculatura del cuerpo. Juntos, estos dos tipos de organoides forman lo que los investigadores llaman «ensambloides», que simulan cómo crecen e interactúan entre sí las células cerebrales y de los vasos sanguíneos en maduración.
El estudio demostró que, aproximadamente un mes después de combinarse, los dos tipos de organoides se fusionaron en estructuras esféricas, cada una de las cuales medía aproximadamente el tamaño de una semilla de sésamo. El cultivo que sustenta el crecimiento y la fusión de los dos organoides debe controlarse cuidadosamente, y una matriz de gel física actúa como un andamio para ayudar a sostener los ensambloides, dijo Guo a WordsSideKick.com en un correo electrónico.
Como prueba de concepto de cómo se podrían utilizar estos modelos, los investigadores cultivaron ensambloides con células de pacientes con malformación cavernosa cerebral, es decir, un grupo de vasos sanguíneos con formas anormales en su sistema nervioso. Estas malformaciones a veces surgen de mutaciones genéticas y pueden causar síntomas que conducen a complicaciones graves, como accidentes cerebrovasculares y convulsiones.
Los ensambloides de los investigadores capturaron características celulares observadas en personas con malformaciones cavernosas cerebrales, «ofreciendo nuevos conocimientos sobre la patología molecular y celular subyacente de los trastornos vasculares cerebrales», dijo Guo en el comunicado.
En las pruebas iniciales del equipo, los ensamblados BBB se pueden cultivar durante hasta cinco meses, o potencialmente más, pero esto no se ha probado, añadió en un correo electrónico. De cuatro a cinco meses de crecimiento corresponden aproximadamente al segundo semestre de desarrollo del cerebro en el útero.
En el futuro, el equipo pretende cultivar ensamblajes similares utilizando células madre de personas con diferentes enfermedades cerebrales, de modo que los modelos finales reflejen la biología subyacente de esas enfermedades.
Y en términos más generales, estos ensamblados no sólo podrían usarse para estudiar enfermedades cerebrales sino también para probar nuevos medicamentos, investigar cómo las toxinas dañan el cerebro y la BBB y revelar estrategias novedosas para administrar medicamentos a través de la BBB.
«Los ensamblados BBB representan una tecnología innovadora con amplias implicaciones para la neurociencia, el descubrimiento de fármacos y la medicina personalizada», dijo Guo en el comunicado.
Nota del editor: esta historia se actualizó poco después de su publicación con citas adicionales de Guo.
¿Alguna vez te has preguntado por qué? Algunas personas desarrollan músculo más fácilmente que otras. o ¿Por qué salen pecas al sol?? Envíanos tus preguntas sobre cómo funciona el cuerpo humano comunidad@livescience.com con la línea de asunto «Health Desk Q» y podrá ver la respuesta a su pregunta en el sitio web.