Científicos del Centro Princesa Máxima de oncología pediátrica y del Instituto Hubrecht (ambos en Países Bajos) cultivaron organoides cerebrales tridimensionales directamente a partir de tejido cerebral fetal humano que se autoorganizó ‘in vitro’. Los miniórganos cultivados abren una forma completamente nueva de estudiar cómo se desarrolla el cerebro y modelar el desarrollo de los tumores cerebrales y otras enfermedades.
Tejidos versus células individuales
Hasta ahora, los organoides cerebrales se cultivaban induciendo, mediante un proceso molecular complejo, a células madre embrionarias (conocidas como células madre pluripotentes) a crecer hasta formar estructuras que representaban diferentes áreas cerebrales. Ahora, los investigadores descubrieron que utilizar pequeños trozos de tejido cerebral fetal, en lugar de células individuales, es vital para el crecimiento de ‘minicerebros’, ya que pueden autoorganizarse en organoides del tamaño aproximado de un grano de arroz.
«Hasta ahora, pudimos obtener organoides de la mayoría de los órganos humanos, pero no del cerebro; es realmente emocionante que ahora también hayamos podido superar ese obstáculo», declaró el Dr. Hans Clevers, que codirigió la investigación». «Nuestros organoides son una adición importante al campo de organoides cerebrales, que pueden complementar los organoides existentes elaborados a partir de células madre pluripotentes. Esperamos aprender de ambos modelos para decodificar la complejidad del cerebro humano», expuso por su parte la Dra. Delilah Hendriks, que también codirigió la investigación.
Excelentes modelos del cerebro
Los científicos descubrieron que estos organoides tridimensionales tienen una serie de características que los hacen particularmente valiosos para estudiar el cerebro humano. En primer lugar, contienen varios tipos de células cerebrales, incluida la glía radial externa que se encuentra en los humanos y en nuestros antepasados evolutivos. También produjeron proteínas que forman la matriz extracelular y mantuvieron varias características de la región específica del tejido cerebral de la que derivaron.
Los ‘minicerebros’ derivados de tejidos respondieron a las moléculas que dirigían su desarrollo y continuaron creciendo en una placa de laboratorio durante más de seis meses y pudieron multiplicarlos. Esto permitió cultivar muchos organoides similares a partir de una muestra de tejido.
Investigación fiable de fármacos anticancerígenos
El equipo investigó el potencial de estos ‘minicerebros’ en la modelización de los tumores cerebrales. Utilizaron la técnica de edición de genes CRISPR-Cas9 para mutar el gen cancerígeno TP53 en una pequeña cantidad de células de los organoides, y en tres meses las células defectuosas habían superado por completo a las sanas. Del mismo modo, utilizaron la misma técnica para desactivar tres genes vinculados a un tipo de tumor cerebral conocido como glioblastoma. Estos experimentos permiten relacionar la acción de ciertos medicamentos contra el cáncer con mutaciones genéticas específicas.
Los minitumores con cambios en el gen del glioblastoma también fueron capaces de multiplicarse, manteniendo la misma combinación de mutaciones. Esta característica significa que los científicos pueden realizar experimentos repetidos con organoides derivados de tejidos, aumentando la confiabilidad de sus hallazgos. El estudio fue publicado este lunes en Cell.
«Nuestro nuevo modelo cerebral derivado de tejido nos permite comprender mejor cómo el cerebro en desarrollo regula la identidad de las células. También podría ayudar a comprender cómo los errores en ese proceso pueden conducir a enfermedades del desarrollo neurológico como la microcefalia, así como a otras enfermedades que pueden derivarse de un desarrollo descarrilado, incluido el cáncer cerebral infantil», comentó la Dra. Benedetta Artegiani, líder del grupo de investigación en el Centro Princesa Máxima.
