Un pequeño conjunto de microelectrodos debajo de las células registró la actividad eléctrica en el gel que rodeaba las células, mientras que otros electrodos estimularon directamente las neuronas y registraron sus respuestas. Utilizando un tinte fluorescente para visualizar el movimiento de los iones de calcio bajo un microscopio, el equipo pudo observar cómo las células se comunicaban químicamente. “Se comportaron como esperábamos”, dice Forsythe. “No hubo sorpresas”.
Si bien puede que no sea sorprendente que estas neuronas se comportaran como, bueno, neuronas, tiene mucha importancia. Cuando se trata de posibles aplicaciones biomédicas como el descubrimiento y el estudio de fármacos enfermedades neurodegenerativaslas redes neuronales son tan valiosas como funcionales.
Eso comienza asegurándose de no matar las células cuando las imprime. Cuando las impresoras 3D estándar trabajan con filamentos de plástico, derriten el plástico para hacerlo moldeable, calentándolo a temperaturas muy superiores a las encontradas. en el cuerpo humano. Esto es un fracaso para las neuronas, células extremadamente delicadas que sólo pueden sobrevivir en geles cuidadosamente calibrados que replican fielmente las propiedades de los cerebros blandos a temperatura corporal. “Hacer un gel que sea tan suave como el cerebro, pero que aún pueda imprimirse con una impresora 3D, es realmente difícil”, dice Moore.
“Es importante no matar las células. Pero en el caso de las neuronas, es realmente importante no interrumpir la actividad eléctrica”, añade Stephanie Willerth, profesora de ingeniería biomédica de la Universidad de Victoria en Canadá, que no participó en este estudio. Las versiones anteriores de tejido neuronal impreso en 3D a menudo excluían las células gliales, lo que ayuda a mantener un ambiente acogedor para sus sensibles neuronas vecinas. Sin ellos, “las neuronas todavía tienen cierta actividad eléctrica, pero no replicarán completamente lo que se ve en el cuerpo”, dice.
Willerth cree que el nuevo experimento es prometedor. Estas redes neuronales se crearon a partir de células de rata, pero “es una prueba de concepto que muestra que eventualmente se puede hacer esto con células humanas”, dice Willerth. Aún así, futuros experimentos necesitarán replicar este nivel de función en células humanas antes de que estos modelos de redes neuronales puedan usarse en investigación y medicina traslacional.
También hay un problema de escala. Los tejidos impresos en el experimento de Monash contenían unos pocos miles de neuronas por milímetro cuadrado, lo que equivale a unos cientos de miles de células en cada estructura de 8 x 8 x 0,4 mm. Pero el cerebro humano tiene aproximadamente 16 mil millones de neuronas sólo en la corteza, sin mencionar miles de millones más de células gliales.
Como señala Moore, la impresión 3D de un tejido tan delicado es relativamente lenta, incluso cuando el producto final es diminuto. Es necesario trabajar más antes de que esta técnica precisa pero lenta pueda ampliarse desde los laboratorios de investigación académica hasta las grandes farmacéuticas, donde las empresas suelen probar docenas de medicamentos a la vez. “No es imposible”, dice Moore. “Simplemente va a ser difícil”. (AxoSimuna startup de neuroingeniería cofundada por Moore, ya ha comenzado a construir modelos 3D de neuronas humanas y nervios periféricos para pruebas de fármacos comerciales).
Si bien esta tecnología tiene el potencial de reemplazar a los animales en muchos entornos de investigación, desde la neurociencia básica hasta el desarrollo de fármacos comerciales, los científicos pueden tardar en hacer el cambio. Moore descubre que a menudo los científicos como él están “estancados en nuestras costumbres”, reacios a gastar el tiempo, el dinero y el esfuerzo necesarios para alejarse de los modelos animales probados y verdaderos. “Convencer a los científicos de que abandonen esos enfoques para el tejido sofisticado llevará tiempo”, afirma, “pero soy muy optimista en cuanto a que reduciremos gradualmente el número de estudios en animales”.