En la universidad de California logran cultivar minicerebros humanos capaces de actividad neural compleja

Imagen captada mediante microscopio en la que aparece un diminuto organoide cerebral. Se aprecia el tejido neural en capas y los diferentes tipos de células neurales. (Imagen: UCLA Broad Stem Cell Research Center / Nature Neuroscience)

Unos científicos han conseguido cultivar organoides cerebrales (estructuras tridimensionales similares al cerebro cultivadas a partir de células madre humanas) que generan ondas organizadas de actividad similares a las generadas en los cerebros humanos propiamente dichos.

Este avance es obra del equipo de Bennett Novitch y Ranmal Samarasinghe, ambos del Centro Eli y Edythe Broad de Medicina Regenerativa e Investigación de Células Madre, una institución adscrita a la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) en Estados Unidos.

En la última década, los especialistas en el naciente campo de los organoides han descubierto cómo tomar células del cuerpo de una persona, por ejemplo, células de la piel o de la sangre, inducirlas en el laboratorio a convertirse en células madre pluripotentes inducidas, y luego dirigir esas células para que formen cualquier tipo de célula de los que existen en el cuerpo, incluidas las neuronas. Ahora los científicos pueden incluso incitar a las células madre pluripotentes inducidas a agregarse en formas tridimensionales, creando organoides que se parecen más a los órganos humanos de lo que logran parecerse los simples conjuntos de células que solo ocupan la superficie de una placa plana y que durante mucho tiempo han sido el único tipo de cultivo celular.

Este avance ha permitido a los científicos estudiar cómo las células de una persona pueden tener rasgos diferentes de los normales, y llevar a cabo experimentos que no son posibles en seres humanos vivos. Por ejemplo, manipular la genética de las células del riñón, o utilizar organoides de pulmón para estudiar cómo la COVID-19 daña los pulmones.

En la nueva investigación, Novitch, Samarasinghe y sus colegas observaron minuciosamente la conducta de organoides cultivados a partir de células madre derivadas de pacientes con un trastorno neurológico denominado “síndrome de Rett”, en un intento de obtener nuevos datos sobre la enfermedad. Esta, de tipo genético, provoca, entre otras cosas, retrasos en el aprendizaje, movimientos repetitivos y convulsiones.

Los organoides cultivados por el equipo de Novitch y Samarasinghe parecían normales en cuanto a estructura y organización, pero el equipo captó en ellos patrones de actividad eléctrica que se asemejan a los típicos de las convulsiones, un sello distintivo de la enfermedad.

Los autores del estudio también observaron un lote de organoides de cerebro derivados de células de la piel de personas sanas.

Emplearon dos técnicas diferentes para estudiar los patrones de actividad eléctrica en el interior de los organoides. Una fue insertar una sonda en cada organoide para medir la actividad cerebral. La otra, observar las células cerebrales en acción bajo un microscopio.

El análisis mostró múltiples tipos de oscilaciones neuronales. Bastantes de las señales que recopilaron eran similares a las que los científicos suelen encontrar en cerebros cuando realizan electroencefalogramas de estos.

En cambio, en los organoides de cerebro cultivados a partir de células de personas con síndrome de Rett, sus oscilaciones neurales eran anómalas: carecían de la diversidad de oscilaciones exhibidas por los organoides sin ese síndrome. Los organoides con síndrome de Rett presentaban una actividad rápida y desorganizada, como la que ven los médicos en los electroencefalogramas de las personas con síndrome de Rett y otros trastornos relacionados.

El nuevo estudio se titula “Identification of neural oscillations and epileptiform changes in human brain organoids”. Y se ha publicado en la revista académica Nature Neuroscience.