Pequeñas gotas de tejido cerebral humano trasplantadas en ratas acaban de superar un hito importante en el camino hacia una nueva forma de curar lesiones cerebrales graves. Los minicerebros humanos injertados no solo se integraron con el tejido cerebral de rata circundante: las neuronas en los organoides comenzaron a responder a los estímulos visuales: imágenes en blanco y negro y luces brillaron en los ojos de las ratas. Y esto sucedió en un período de tres meses.
“No esperábamos ver este grado de integración funcional tan pronto”, dice el médico y neurocirujano H. Isaac Chen de la Universidad de Pensilvania.
“Ha habido otros estudios que analizan el trasplante de células individuales que muestran que incluso 9 o 10 meses después de trasplantar neuronas humanas a un roedor, todavía no están completamente maduras”.
Empalmar fragmentos de cerebros humanos, en este caso conocidos como organoides corticales, en cerebros de roedores es cada vez más sofisticado. Primero, eran neuronas individuales; más recientemente, los científicos han trasplantado con éxito organoides corticales humanos en el cerebro de ratas bebé y ratones adultos que se unieron al tejido circundante y mostraron signos de funcionalidad. Ahora, Chen y su equipo han dado el siguiente paso: trasplantar tejido cerebral humano en ratas adultas con grandes lesiones corticales, para ver si ellas también pueden mostrar una integración funcional.
“Nos enfocamos no solo en trasplantar células individuales, sino en trasplantar tejido”, dice Chen.
“Los organoides cerebrales tienen una arquitectura; tienen una estructura que se asemeja al cerebro. Pudimos observar neuronas individuales dentro de esta estructura para obtener una comprensión más profunda de la integración de los organoides trasplantados”.
Para hacer crecer los minicerebros humanos, los investigadores utilizaron células madre pluripotentes inducidas modificadas genéticamente para expresar la proteína fluorescente verde. Las células madre pluripotentes inducidas se generan a partir de células madre adultas sometidas a ingeniería inversa en un estado indiferenciado de tipo embrionario; es decir, pueden convertirse en muchos tipos diferentes de células. La proteína fluorescente verde les da a los organoides la capacidad de emitir fluorescencia.
Estas células madre se cultivaron en neuronas humanas en el transcurso de unos 80 días, convirtiéndose en pequeños organoides. Una vez que se cultivaron los organoides, los investigadores se dispusieron a trasplantarlos a los cerebros de 10 ratas macho adultas.
Los investigadores primero crearon una cavidad en el cerebro de cada rata del tamaño del organoide, de unos 2 milímetros de ancho; esta cavidad representaba una lesión cerebral grave. Una vez que se creó la cavidad, se insertó el organoide, se cosieron las ratas y se dejó curar.
Para ver cómo el organoide se integró con el cerebro después de la curación, los investigadores inyectaron en los ojos de las ratas virus con etiquetas fluorescentes que viajaron a lo largo de sus sinapsis. Luego pudieron rastrear las conexiones neuronales desde la retina de las ratas, hasta los organoides trasplantados al cerebro.
Luego, mientras a las ratas se les mostraban luces intermitentes e imágenes que consistían en barras alternas en blanco y negro, los investigadores usaron electrodos para estudiar la actividad dentro del organoide. Alrededor del 25% de las neuronas humanas respondieron a la estimulación de la luz.
“Vimos que una buena cantidad de neuronas dentro del organoide respondieron a orientaciones específicas de la luz, lo que nos da evidencia de que estas neuronas organoides no solo pudieron integrarse con el sistema visual, sino que también pudieron adoptar funciones muy específicas del visual. corteza”, dice Chen.
El experimento se limitó a tres meses debido a las limitaciones de la inmunosupresión requerida para evitar que los cuerpos de las ratas rechacen el tejido humano. Al finalizar el experimento, las ratas fueron sacrificadas.
Debido a este corto tiempo, es posible que las neuronas humanas no estuvieran completamente maduras. Esto podría explicar por qué la capacidad de respuesta de las neuronas no fue mayor, dicen los investigadores.
Sin embargo, los resultados son prometedores para esta línea de investigación y pueden usarse para diseñar y refinar experimentos futuros. El equipo recomienda utilizar roedores genéticamente inmunosuprimidos para estudios a más largo plazo.
“Los tejidos neurales tienen el potencial de reconstruir áreas del cerebro lesionado”, dice Chen.
“No hemos resuelto todo, pero este es un primer paso muy sólido. Ahora, queremos entender cómo se pueden usar los organoides en otras áreas de la corteza, no solo en la corteza visual, y queremos entender las reglas que guiar cómo las neuronas organoides se integran con el cerebro para que podamos controlar mejor ese proceso y hacer que suceda más rápido”.
La investigación ha sido publicada en Cell Stem Cell.
Fuente: Science Alert.
