Investigadores de todo el mundo ahora pueden crear organoides corticales muy realistas (esencialmente cerebros artificiales en miniatura con redes neuronales funcionales) gracias a un protocolo patentado publicado este mes por investigadores de la Universidad de California en San Diego.

La nueva técnica publicada Protocolos de la naturaleza, allana el camino para que los científicos realicen investigaciones más avanzadas sobre el autismo, la esquizofrenia y otros trastornos neurológicos en los que la estructura del cerebro es normal pero la actividad eléctrica está alterada. Esto es según Alysson Muotri, Ph.D., autor correspondiente y director del Centro de Investigación Orbital de Células Madre Espaciales Integradas del Instituto de Células Madre Sanford (SSCI) de UC San Diego. SSCI está dirigida por el Dr. Catriona Jamieson, una destacada médica científica en biología de células madre cancerosas, cuya investigación explora la cuestión fundamental de cómo el espacio altera la progresión del cáncer.

El método recientemente detallado permite crear pequeñas réplicas del cerebro humano que son tan realistas que rivalizan con «la complejidad de la red neuronal de un cerebro fetal», según Muotri, quien también es profesor en la Escuela de UC San Diego. de Medicina. Pediatría y Medicina Celular y Molecular. Copias de su cerebro ya han aterrizado en la Estación Espacial Internacional (ISS), donde se estudió su funcionamiento en condiciones de microgravedad.

Otros dos protocolos para crear organoides cerebrales están disponibles públicamente, pero ninguno permite a los investigadores estudiar la actividad eléctrica del cerebro. Sin embargo, el método de Muotri permite a los investigadores estudiar redes neuronales creadas a partir de células madre de pacientes con diversas afecciones del desarrollo neurológico.

«Ya no es necesario crear diferentes regiones y juntarlas», dijo Muotri, añadiendo que su protocolo permite que diferentes áreas del cerebro, como la corteza y el mesencéfalo, «se desarrollen juntas, como se observa naturalmente en el desarrollo humano».

«Creo que en el futuro veremos muchos derivados de este protocolo para estudiar diferentes circuitos cerebrales», añadió.

Estos «minicerebros» pueden usarse para probar medicamentos potencialmente terapéuticos e incluso terapia genética antes de su administración a un paciente, así como para probar su eficacia y efectos secundarios, dice Muotri.

Ya se está desarrollando un plan para hacerlo. Muotri e investigadores de la Universidad Federal de Amazonas en Manaus, Amazonia, Brasil, están colaborando para registrar y estudiar remedios tribales amazónicos para la enfermedad de Alzheimer, no en modelos de ratones terrestres, sino en organoides cerebrales humanos enfermos en el espacio.

Una reciente subvención de Humans in Space de Boryung, una empresa líder en inversión en atención médica en Corea del Sur, ayudará a avanzar en un proyecto de investigación que abarca múltiples continentes y hábitats, desde las profundidades de la selva amazónica hasta el laboratorio de Muotri. frente a la costa de California y finalmente a la Estación Espacial Internacional.

Otras vías para la investigación de organoides cerebrales incluyen el modelado de enfermedades, la comprensión de la conciencia humana y experimentos espaciales adicionales. En marzo, Muotri, en colaboración con la NASA, envió al espacio varios organoides cerebrales elaborados a partir de células madre de pacientes con enfermedad de Alzheimer y ELA (esclerosis lateral amiotrófica, también conocida como enfermedad de Lou Gehrig). La carga útil regresó en mayo y se están revisando los resultados, que eventualmente se publicarán.

Debido a que la microgravedad imita una versión acelerada del envejecimiento terrestre, Muotri debería ser testigo de los efectos de años de progresión de la enfermedad mientras estudia la carga útil de la misión de un mes de duración, incluidos los cambios potenciales en la producción de proteínas, las vías de señalización, el estrés oxidativo y la epigenética.

«Esperamos nuevos descubrimientos, cosas que los investigadores no han descubierto antes», afirmó. «Nadie había enviado antes un modelo como éste al espacio».

El estudio fue coautor de Michael Q. Fitzgerald, Tiffany Chu, Francesca Puppo, Rebeca Blanch y Shankar Subramaniam, todos de UC San Diego, y Miguel Chillón de la Universitat Autònoma de Barcelona y la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats. ambos en Barcelona, ​​España. Blanche también está afiliada a la Universidad Autónoma de Barcelona.

Este trabajo fue apoyado por las subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud R01MH100175, R01NS105969, MH123828, R01NS123642, R01MH127077, R01ES033636, R21MH128827, R01AG078, 7, RHD, R601,8,5 01HG012351, 1HD10 9616, R01MH107367, Instituto de Medicina Regenerativa de California (CIRM) DISC2-13515 y una subvención del Departamento de Defensa W81XWH2110306.



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