Mini cerebros cultivados en un laboratorio de Células madre Estructuras oculares rudimentarias desarrolladas espontáneamente, informaron los científicos en un artículo fascinante de 2021.
En un pequeño cerebro de origen humano organoides cultivadas en platos, se vio crecer dos copas ópticas bilateralmente simétricas, reflejando el desarrollo de las estructuras oculares en embriones humanos.
Este increíble resultado nos ayudará a comprender mejor el proceso de diferenciación y desarrollo ocular, así como las enfermedades oculares.
“Nuestro trabajo destaca la notable capacidad de los organoides cerebrales para generar estructuras sensoriales primitivas que son sensibles a la luz y albergan tipos de células similares a las que se encuentran en el cuerpo”. dijo el neurocientífico Jay Gopalakrishnan del Hospital Universitario de Düsseldorf en Alemania.
“Estos organoides pueden ayudar a estudiar las interacciones cerebro-ojo durante el desarrollo embrionario, modelar trastornos congénitos de la retina y generar tipos de células de la retina específicos de cada paciente para pruebas de fármacos personalizadas y terapias de trasplante”.
Los organoides cerebrales no son verdaderos cerebros, como podría pensarse en ellos. Son pequeñas estructuras tridimensionales cultivadas a partir de células madre pluripotentes inducidas: células recolectadas de humanos adultos y sometidas a ingeniería inversa para convertirlas en células madre, que tienen el potencial de convertirse en muchos tipos diferentes de tejido.
En este caso, se induce a estas células madre a crecer hasta convertirse en masas de tejido cerebral, sin nada que se parezca a pensamientos, emociones o conciencia.
Estos “minicerebros” se utilizan con fines de investigación en los que utilizar cerebros vivos reales sería imposible o, al menos, éticamente complicado: probar respuestas a fármacos, por ejemplo, u observar el desarrollo celular en determinadas condiciones adversas.
Esta vez, Gopalakrishnan y sus colegas buscaban observar el desarrollo ocular.
En investigaciones anteriores, otros científicos habían utilizado células madre embrionarias para desarrollar copas ópticas, las estructuras que se desarrollan en casi todo el globo ocular durante el desarrollo embrionario. Y otras investigaciones habían desarrollado estructuras en forma de copa óptica a partir de células madre pluripotentes inducidas.
En lugar de hacer crecer estas estructuras directamente, el equipo de Gopalakrishnan quería ver si podían crecer como parte integrada de los organoides cerebrales. Esto añadiría el beneficio de ver cómo los dos tipos de tejido pueden crecer juntos, en lugar de simplemente desarrollar estructuras ópticas de forma aislada.
“El desarrollo ocular es un proceso complejo y comprenderlo podría permitir apuntalar las bases moleculares de las enfermedades tempranas de la retina”, los investigadores escribieron en su artículo.
“Por tanto, es crucial estudiar las vesículas ópticas que son el primordio del ojo cuyo extremo proximal está unido al prosencéfalo, esencial para la correcta formación del ojo”.
Trabajos anteriores en el desarrollo de organoides mostraron evidencia de células retinianas, pero estas no desarrollaron estructuras ópticas, por lo que el equipo cambió sus protocolos. No intentaron forzar el desarrollo de células puramente neuronales en las primeras etapas de la diferenciación neuronal y agregaron acetato de retinol al medio de cultivo como ayuda para el desarrollo ocular.
Sus cerebros de bebé cuidadosamente cuidados formaron copas ópticas ya a los 30 días de desarrollo, con las estructuras claramente visibles a los 50 días. Esto es consistente con el Momento del desarrollo ocular en el embrión humano.lo que significa que estos organoides podrían ser útiles para estudiar las complejidades de este proceso.
También hay otras implicaciones. Las copas ópticas contenían diferentes tipos de células retinianas, que se organizaban en redes neuronales que respondían a la luz, e incluso contenían cristalino y tejido corneal. Finalmente, las estructuras mostraron conectividad retiniana con regiones del tejido cerebral.
“En el cerebro de los mamíferos, las fibras nerviosas de las células ganglionares de la retina se extienden para conectarse con sus objetivos cerebrales, un aspecto que nunca antes se había demostrado en un sistema in vitro”. Gopalakrishnan dijo.
Y es reproducible. De los 314 organoides cerebrales que el equipo desarrolló, el 73 por ciento desarrolló copas ópticas. El equipo espera desarrollar estrategias para mantener viables estas estructuras en escalas de tiempo más largas para realizar investigaciones más profundas con un enorme potencial, dijeron los investigadores.
“Se pueden desarrollar organoides cerebrales que contienen vesículas ópticas y que muestran tipos de células neuronales altamente especializadas, allanando el camino para generar organoides personalizados y láminas epiteliales pigmentarias de la retina para trasplantes”. escribieron en su periódico.
“Creemos que [these] Son organoides de próxima generación que ayudan a modelar las retinopatías que surgen de los trastornos tempranos del desarrollo neurológico”.
La investigación ha sido publicada en Célula madre celular.
Una versión de este artículo se publicó por primera vez en agosto de 2021.