Cortar y analizar tejido cerebral real, vivo y tridimensional conlleva algunas complicaciones obvias, ya que tiende a ser necesario para su propietario. Pero los científicos ahora están más cerca que nunca de poder desarrollar modelos realistas de tejido cerebral en el laboratorio para experimentar.
Un equipo de investigadores dirigido por la Universidad de California en Riverside (UCR) ha creado un pequeño andamio de unos 2 milímetros (0,08 pulgadas) de ancho, en el que las células madre neurales donadas se pueden unir y desarrollar hasta convertirse en neuronas completas.
El andamio se llama BIPORES (o sistema de ingeniería porosa integrado de Bijel) y está hecho principalmente del polímero común polietilenglicol (PEG). Los investigadores modificaron el PEG para hacerlo “pegajoso” para las células cerebrales, sin necesitar los recubrimientos habituales que pueden interferir con la fiabilidad de la ciencia.
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Los investigadores agregaron nanopartículas de sílice y cambiaron la forma del PEG de tal manera que creó una matriz de poros microscópicos similares a esponjas a la que se adhirieron las células. La estructura también está curvada y estabilizada de tal manera que se fomenta el crecimiento y la expansión celular natural.
“El material garantiza que las células obtengan lo que necesitan para crecer, organizarse y comunicarse entre sí en grupos similares a los del cerebro”, dice Iman Noshadi, bioingeniero de la UCR.
“Debido a que la estructura imita más fielmente la biología, podemos comenzar a diseñar modelos de tejido con un control mucho más preciso sobre el comportamiento de las células”.
El nuevo andamiaje aborda varios problemas con los métodos existentes para cultivar tejido cerebral en el laboratorio. Los investigadores dicen que promete producir tejido que es más parecido al humano, más estable y, como tal, puede crecer más maduro que los enfoques actuales, sin utilizar productos químicos ni materiales derivados de otros animales.
“Dado que el andamio diseñado es estable, permite estudios a más largo plazo”, dice el bioingeniero Príncipe David Okoro, de la UCR.
“Esto es especialmente importante ya que las células cerebrales maduras reflejan mejor la función real del tejido cuando se investigan enfermedades o traumas relevantes”.
Aún mejor, debido a que las células madre neurales que crecen en el andamio pueden adaptarse a partir de sangre humana o células de la piel, los investigadores podrían crear “neuronas de prueba” personalizadas para pacientes particulares.
Según los autores del estudio, cuando se trata de investigar enfermedades neurodegenerativas y otras lesiones cerebrales (incluidos los accidentes cerebrovasculares), la personalización podría ser crucial para realizar nuevos descubrimientos.
Ser capaz de probar tejido cerebral en el laboratorio que sea muy parecido al real significaría una menor dependencia de las pruebas cerebrales en animales. Esto no sólo es mejor desde un punto de vista ético, sino que también significa que es más probable que los hallazgos posteriores se apliquen a las personas, y no sólo a los animales que se utilizan como sustitutos.
Todavía hay muchos desafíos que superar para que esto funcione correctamente, incluida su ampliación más allá de su pequeño tamaño actual, pero es una mejora muy prometedora. Los investigadores también confían en que su enfoque podría aplicarse a otros órganos del cuerpo, como el hígado.
“Un sistema interconectado nos permitiría ver cómo responden diferentes tejidos al mismo tratamiento y cómo un problema en un órgano puede influir en otro”, afirma Noshadi.
“Es un paso hacia la comprensión de la biología y las enfermedades humanas de una manera más integrada”.
La investigación ha sido publicada en Materiales funcionales avanzados.