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Pequeños cerebros cultivados en laboratorio brotan ojos humanos funcionales

Los científicos han estado usando células madre para hacer crecer pequeños cerebros humanos durante años para estudiar cómo se está desarrollando el órgano. Ahora se han convertido en uno con ojos reales y funcionales.

Gabriel y col., Cell Stem Cell, 2021Organoides en el cerebro solo 60 días después de la introducción de las células madre.

En un estreno histórico, cientos de organoides cerebrales cultivados en placas de Petri a partir de células madre humanas donadas produjeron pares de ojos simétricos. Estas estructuras rudimentarias no solo pueden sentir la luz a su alrededor, sino que también pueden enviar esas señales al resto del organoide. Los efectos de este avance son abrumadores por decir lo menos.

Como se publicó en Célula madre celular Journal, el estudio a continuación detalla cuán trascendentales podrían ser estos resultados.

«Estos organoides pueden ayudar a estudiar las interacciones cerebro-ojo durante el desarrollo embrionario, modelar enfermedades congénitas de la retina y generar tipos de células retinianas específicas del paciente para pruebas de fármacos personalizadas y terapias de trasplante», dijo Jay Gopalakrishnan, autor principal del estudio.

El proceso de fabricación de organoides cerebrales cultivados en laboratorio para crear estructuras sensoriales sensibles a la luz que reflejan la nuestra fue llevado a cabo por investigadores del Hospital Universitario de Düsseldorf en Alemania. Nuevo atlas.

Desarrollo de un cerebro cultivado en laboratorio

Gabriel y col., Cell Stem Cell, 2021Las células madre se formaron visiblemente en células cerebrales el día 30 y maduraron hasta convertirse en un cerebro diminuto el día 50.

En los últimos años, los expertos han logrado grandes avances en la comprensión del cerebro humano. Sin embargo, como prueba de lo complejo que es, nuestro conocimiento de cómo funciona el cerebro queda eclipsada por cuestiones complicadas. Por lo tanto, los científicos comenzaron a cultivar estos órganos ellos mismos, para estudiarlos extensamente.

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En el pasado, los científicos generalmente usaban estas gotas del tamaño de un grano de pimienta para estudiar el desarrollo del cerebro, los efectos de las drogas en el órgano y los orígenes de diversas enfermedades.

Los cerebros cultivados en laboratorio se fabrican esencialmente a partir de células de piel humana donadas, que luego se rediseñan en células madre y se colocan en cultivos basados ​​en placas de Petri que imitan el entorno de un cerebro en desarrollo. En este caso, los expertos agregaron vasos ópticos a estos organoides cerebrales y vieron brotar un par de ojos de las muestras.

Las células madre en el cultivo en placa de Petri se desarrollaron visiblemente en células cerebrales en 30 días y maduraron en cerebros diminutos con estructuras oculares rudimentarias en el día 50. Si bien esta hazaña reflejó el período de desarrollo de los ojos en el embrión humano, el resultado más sorprendente fue que estos ojos realmente podían ver.

Cerebro desarrollado en laboratorio después de un mes

Gabriel y col., Cell Stem Cell, 2021Organoides cerebrales después de un mes de desarrollo.

El equipo de investigación utilizó cuatro donantes voluntarios y adultos para hacer 314 organoides cerebrales en 16 lotes, y descubrió que un enorme 72 por ciento de ellos finalmente formaban las copas de los ojos. Sorprendentemente, esto resultó en 226 cerebros con globos oculares simétricos. Todos ellos brotan en el frente donde nuestros nervios ópticos se encuentran con nuestra retina.

Estos pares primitivos contenían una amplia gama de tipos de células retinianas y formaban redes neuronales que podían comunicarse con el cerebro al igual que el nuestro. Gopalakrishnan agregó que nuestros cerebros de mamíferos dirigen las fibras nerviosas en la retina para «conectarse a sus objetivos en el cerebro», y que esto nunca antes se había estudiado in vitro.

«Nuestro trabajo subraya la notable capacidad de los organoides cerebrales para crear estructuras sensoriales primarias que son sensibles a la luz y albergan tipos de células similares a las del cuerpo», dijo Gopalakrishnan.

Esta hazaña en particular puede permitir a los científicos centrarse en el crecimiento ocular emergente dentro del embrión y mejorar potencialmente los diagnósticos relacionados con los ojos.

En cuanto a las preocupaciones de que la conciencia humana ha crecido en las sombras, este tejido cerebral rudimentario no tiene pensamientos ni emociones, ya que los organoides carecen de corteza prefrontal. Correspondiente Alerta de ciencia, el objetivo principal es actualmente la observación del desarrollo sin que se necesite el cerebro de una persona viva.

Desarrollo de ojos organoides en el cerebro.

Gabriel y col., Cell Stem Cell, 2021Desde “células madre pluripotentes inducidas” (o iPSC) donadas voluntariamente hasta pares de ojos simétricos, el proceso solo tomó unas pocas semanas.

«El desarrollo de los ojos es un proceso complejo, y comprenderlo podría hacer posible sustentar la base molecular de las enfermedades retinianas tempranas», dice el estudio. «Por lo tanto, es crucial examinar las vesículas visuales, que son el primordio del ojo, cuyo extremo proximal está conectado al prosencéfalo, que es esencial para la formación adecuada del ojo».

Los investigadores se están concentrando actualmente en mantener intactas estas estructuras sensoriales para poder examinar su vida útil y su desarrollo con más detalle. Ahora que esto está bajo control, parece que lo siguiente es encontrar terapias para el trasplante de ojos, nuevas soluciones para la enfermedad de la retina y la personalización de las pruebas de drogas.


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