Crean ‘mini cerebros’ a partir de células madre para estudiar enfermedades neurológicas

RTVE, 29 de agosto de 2013

Científicos de la Universidad de Bonn (Alemania) y del Instituto de Biotecnología Molecular (IMBA) de la Academia de Ciencias de Austria han conseguido hacer crecer tejido cerebral humano en tubos de ensayo, lo que podría permitir estudiar enfermedades neurológicas. Ha sido posible gracias a un sistema de cultivo tridimensional desarrollado en un laboratorio austriaco, según informa el IMBA en su web.

El método, explicado en el último número de Nature, permite que las células madre pluripotentes se conviertan en órganos cerebrales -o ‘mini cerebros’- cuyo desarrollo ha conducido a laformación de regiones cerebrales independientes.

Así, los investigadores han creado las condiciones y el ambiente adecuado para un correcto crecimiento de los tejidos. También han sido capaces de modelar el desarrollo de un trastorno neuronal humano e identificar su origen. El estudio es relevante ya que nunca antes se había conseguido hacer un modelo de cultivo en tres dimensiones para desarrollar tejidos cerebrales.

Estudio con células madre

La investigación comenzó a partir de células madre y células madre pluripotentes inducidas, en las que identificaron condiciones de crecimiento que ayudaron a diferenciar las células madre en varios tejidos cerebrales humanos embrionarias.

El líder de la investigación, el doctor Jürgen Knoblich ha indicado que han modificado un enfoque previamente establecido para generar lo que se conoce como ‘neuroectodermo’, es decir, una capa de célula de la que deriva el sistema nervioso.

‘Mini cerebros’ completos en cuatro meses

«Fragmentos de este tejido se mantuvieron en una cultura celular tridimensional y se insertaron en gotas de un gel específico que proporciona una sujeción para el crecimiento de un tejido complejo. Con el objetivo de mejorar la absorción de nutrientes, después transferimos las gotas de gel a un biorreactor giratorio. En tres o cuatro semanas se formaron las regiones del cerebro«, ha narrado Knoblich.

El órgano resultante fue un tejido continuo que rodeaba una cavidad llena de fluido que era una reminiscencia de un ventrículo cerebral. Al cabo de unos 20 o 30 días se desarrollaron regiones cerebrales definidas: córtex cerebral, retina, meninges y el plexo coroideo.

De nuevo, esperaron dos meses hasta que los ‘mini cerebros’ alcanzaron un tamaño máximo y pudieron sobrevivir hasta diez meses en el biorreactor giratorio. No han conseguido que estos tejidos viva más tiempo, creen, por la falta de un sistema de circulación y por tanto de nutrientes y oxígeno para mantener a los ‘mini cerebros’.

 

Estudio de la microcefalia con ‘mini cerebros’

Este nuevo método ofrece, según sus investigadores, un gran potencial para estudiar enfermedades neurológicas. Actualmente se usan cerebros animales cuya complejidad es mucho menor comparada con el cerebro humano.

El equipo de Knoblich ha demostrado que los ‘mini cerebros’ pueden servir para analizar la aparición de la microcefalia, un trastorno genético humano en el que el tamaño del cerebro se reduce significativamente.

Los científicos consiguieron hacer crecer tejidos afectados por este trastorno con células madre pluripotentes inducidas obtenidas de la piel de un paciente con microcefalia, que, como esperaban, crecieron con un tamaño menor.

Asimismo, hicieron un descubrimiento «sorprendente» gracias a un análisis más detallado: mientras el tejido continuo que surgió fue más pequeño en los mini cerebros con microcefalia que en los que no tenían el trastorno, observaron un aumento de extensión neuronal. Esto les llevó a la hipótesis de que la diferenciación neuronal ocurre antes de tiempo a expensas de las células madre y las células progenitoras, que de otro modo contribuirían a un crecimiento más pronunciado en el tamaño del cerebro.

Otros experimentos revelaron también que un cambio en la dirección en la que las células madre se dividen podría ser la causa del trastorno.

«Además de obtener nuevos conocimientos sobre el desarrollo de los trastornos del cerebro humano, los mini cerebros también interesarán a la industria farmacéutica y química», ha explicado la doctora Madeline A. Lancaster, miembro del equipo y primera autora de la publicación, puesto que «permiten probar terapias contra defectos cerebrales y otros trastornos neuronales. Además, permitirán analizar los efectos que tienen los productos químicos específicos en el desarrollo del cerebro «.