Neuro Cartilla: Organoides Cerebrales

Artículo original: Neuro Primer: Cerebral Organoids, Caitlin Aamodt

Traducido por Sebastián Martínez. 

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Esto podría sonar como algo que el Dr. Frankenstein envidiaría, pero ahora los científicos pueden crear organoides «cerebrales» miniatura en una caja (placa) de Petri, un pequeño recipiente circular que se usa para cultivar células. Esta técnica fue perfeccionada por Madeline Lancaster y sus colegas en el 2013, los cuales publicaron sus hallazgos en Nature. Los científicos empezaron con células madre humanas, las cuales son células capaces de desarrollarse en muchos otros tipos de células. Las células madre son auto-renovables, esto significa que pueden dividirse para incrementar sus números sin necesidad de diferenciarse en una célula diferente. Esta característica permite a los investigadores científicos cultivar las células madre en una caja de Petri.   

“A diferencia de las células cultivadas normalmente, los organoides cerebrales poseen varias características que los hacen estar un paso más cerca de convertirse en unos “cerebros in vitro.””


Para activar la diferenciación de estas células para que se conviertan en neuronas, los científicos añaden una cantidad precisa de nutrientes.  Estas moléculas disparan las cascadas de señalización celular que dan la señal a la célula para que se convierta en una neurona.  Luego, estas células se incuban con un andamio para que se desarrollen en una cámara giratoria donde se promueve la absorción de nutrientes.  En 8 a 10 días, las células neuronales se forman y en un periodo de 1 a 2 meses, las células se transforman en un organoide cerebral del tamaño de un guisante (alverja). 

A diferencia de células cultivadas normalmente, los organoides cerebrales poseen varias características que los hacen estar un paso más cerca de convertirse en unos ¨cerebros in vitro¨.  Como un cerebro humano, las neuronas en los organoides cerebrales se distribuyen en distintas regiones con las mismas características específicas de diferentes partes del cerebro. Estas regiones pueden desarrollarse en partes tales como el prosencéfalo, el rombencéfalo, la retina y otros tipos de tejidos neuronales.  Como en un tejido real, hay una diversa variedad de tipos de neuronas que componen cada región y las neuronas en diferentes regiones puede formar conexiones para comunicarse entre ellas.  

Sin embargo, los organoides se están volviendo cada vez más complejos y eso evoca algunas preocupaciones.”

Para probar si esta técnica es relevante a los trastornos humanos, los investigadores crearon un organoide cerebral con células obtenidas de un paciente con microcefalia, una discapacidad que causa que el cerebro sea anormalmente pequeño y por lo general causa deterioro cognitivo. Los científicos se alegraron al descubrir que el organoide desarrollado con las células del paciente era mucho más pequeño que el organoide control de la misma edad.  La comparación de los dos “mini-cerebros” reveló que el organoide derivado del paciente estaba más desorganizado que el organoide normal, y que las células madre habían cesado el ciclo celular demasiado pronto (es decir que no podían dividirse para aumentar su numero). Otros científicos ahora están usando organoides cerebrales para buscarle la solución a otras amenazas de la salud humana, como la microcefalia causada por el virus del Zika.

Así mismo, la capacidad de cultivar ¨cerebros en un plato¨ ha estimulado el debate entre los expertos en bioética. Actualmente, los organoides son modelos muy sencillos del cerebro humano, aproximándose al de un feto de nueve semanas. Sin embargo, los organoides se están volviendo cada vez más complejos y eso evoca algunas preocupaciones. El 17 de abril del 2018, unos neurocientíficos prominentes publicaron un comentario en Nature donde hablan sobre los problemas que tienen que considerarse a medida que avanzamos hacia el futuro. Estos incluyen la necesidad de evaluar qué tan ¨conscientes¨ son los cerebros cultivados y el riesgo de hacer quimeras humano-animales que sean muy parecidas a un ser humano. Aunque estos problemas puedan sonar a ciencia ficción, los científicos ya han mostrado que los organoides cerebrales se desarrollan cuando se trasplantan en el cerebro de un roedor, sugiriendo que los problemas éticos están más cerca de lo que parece.

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Escrito por Caitlin Aamodt
Ilustración hecha por Kayleen Schreiber
Traducido por Sebastián Martínez

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Cerebral Organoids Feature Image

 

Referencias

Lancaster, M. A., Renner, M., Martin, C. A., Wenzel, D., Bicknell, L. S., Hurles, M. E., … & Knoblich, J. A. (2013). Cerebral organoids model human brain development and microcephaly. Nature, 501(7467), 373.

Autora

 

Caitlin Aamodt es una estudiante de doctorado. Es candidata en Neurociencia en UCLA en el laboratorio de la Dra. Stephanie White. Sus investigaciones se enfocan en el uso de aves cantoras como un modelo traslacional para el descubrimiento de medicamentos para el tratamiento del autismo y otros trastornos del neurodesarrollo. En general, ella está interesada en la regulación de los genes, la evolución cognitiva y la neurofarmacología. Además de escribir para Knowing Neurons sus ensayos científicos han aparecido en Aeon, Discover, What is Epigenetics? entre otros. Pueden ver mas información sobre la autora en caitlinaamodt.wordpress.com.

Traductor

Sebastián Martínez

Author(s)

  • Caitlin Aamodt is a Ph.D. Candidate in Neuroscience at UCLA in the lab of Stephanie White. Her research focuses on using songbirds as a translational drug discovery model for treating autism and other neurodevelopmental disorders. Broadly she is interested in gene regulation in behavior, cognitive evolution, and neuropharmacology. In addition to Knowing Neurons her science writing has appeared on Aeon, Discover, What is Epigenetics?, and others. She can be found online at caitlinaamodt.wordpress.com.

Caitlin Aamodt

Caitlin Aamodt is a Ph.D. Candidate in Neuroscience at UCLA in the lab of Stephanie White. Her research focuses on using songbirds as a translational drug discovery model for treating autism and other neurodevelopmental disorders. Broadly she is interested in gene regulation in behavior, cognitive evolution, and neuropharmacology. In addition to Knowing Neurons her science writing has appeared on Aeon, Discover, What is Epigenetics?, and others. She can be found online at caitlinaamodt.wordpress.com.

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