Por primera vez, un equipo de científicos han creado modelos en miniatura del cerebro humano con un sistema de seguridad integrado en el órgano. Es decir, se le incorporó una barrera que mantiene la salud del cerebro al prevenir la entrada de sustancias nocivas y al mismo tiempo permitir que los nutrientes esenciales lleguen al él.

Los modelos, del tamaño aproximado de una semilla de sésamo, incluyen blood-brain barriers (BBB) o barreras hematoencefálicas funcionales. En un cerebro de tamaño natural, las BBB protegerían al delicado órgano de sustancias potencialmente nocivas que pudieran circular por el resto del cuerpo.

Ziyuan Guo, coautor del estudio, neurobiólogo y científico de células madre del Centro Médico del Hospital Infantil de Cincinnati, dijo en un comunicado:

“La falta de un modelo auténtico de BBB humana ha sido un obstáculo importante en el estudio de las enfermedades neurológicas.

Este es un avance importante porque los modelos animales que utilizamos actualmente en la investigación no reflejan con precisión el desarrollo del cerebro humano y la funcionalidad de la BBB”.

Guo y sus colegas describieron sus diminutos modelos de cerebro con BBB en un estudio reciente, publicado el 15 de mayo en la revista Cell Stem Cell.

Aquí puede verse cómo se forma el “asembloide” a medida que las células vasculares y las cerebrales empiezan a fusionarse en una sola esfera. Esto ocurre alrededor del día 13 de su combinación, y están completamente fusionadas al día 30. Crédito de imagen: Cincinnati Children’s, Ziyuan Guo

Super cerebros

En el organismo, la BBB recubre los vasos sanguíneos que atraviesan el cerebro y sólo permite el paso de algunas sustancias, como las hormonas y la glucosa, al tiempo que bloquea las amenazas, como las toxinas y las bacterias. También impide el paso de muchos medicamentos, lo que supone un reto para los desarrolladores de fármacos que trabajan en tratamientos para enfermedades cerebrales.

Los nuevos modelos cultivados en laboratorio combinan organoides cerebrales -grupos tridimensionales de células cerebrales cultivadas a partir de células madre- con organoides de vasos sanguíneos, que también se cultivan a partir de células madre pero se asemejan a la vasculatura del cuerpo. Juntos, estos dos tipos de organoides forman lo que los investigadores denominan “asembloides”, que simulan cómo crecen e interactúan entre sí las células maduras del cerebro y los vasos sanguíneos.

El estudio demostró que, aproximadamente un mes después de ser combinados, los dos tipos de organoides se fusionaron formando estructuras esféricas que medían cada una aproximadamente el tamaño de una semilla de sésamo. El cultivo que favorece el crecimiento y la fusión de los dos organoides debe controlarse cuidadosamente, y una matriz física de gel actúa como andamiaje para ayudar a sostener los asembloides, explicó Guo.

Como prueba de concepto de cómo podrían utilizarse estos modelos, los investigadores cultivaron asembloides con células de pacientes con una malformación cavernosa cerebral, es decir, un grupo de vasos sanguíneos de forma anormal en su sistema nervioso. Estas malformaciones surgen a veces por mutaciones genéticas y pueden causar síntomas que desemboquen en complicaciones graves, como ictus y convulsiones.

Los asembloides de los investigadores captaron características celulares observadas en personas con malformaciones cavernosas cerebrales, “ofreciendo nuevos conocimientos sobre la patología molecular y celular subyacente de los trastornos vasculares cerebrales”, afirma Guo en el comunicado.

La BBB recubre los vasos sanguíneos que recorren el cerebro y llevan nutrientes y azúcar al órgano. Crédito de imagen: Ben Brahim Mohammed / Live Science

Pruebas iniciales

En las pruebas iniciales del equipo, los asembloides BBB pueden crecer hasta cinco meses, o potencialmente más, pero esto no se ha probado, añadió en un correo electrónico. Cuatro o cinco meses de crecimiento corresponden aproximadamente al segundo semestre de desarrollo del cerebro en el útero.

En el futuro, el equipo se propone cultivar asembloides similares utilizando células madre de personas con distintas enfermedades cerebrales, de modo que los modelos finales reflejen la biología subyacente de esas afecciones.

Y en un sentido más amplio, estos asembloides podrían utilizarse no sólo para estudiar enfermedades cerebrales, sino también para probar nuevos fármacos, investigar cómo las toxinas dañan el cerebro y la BBB y revelar estrategias novedosas para administrar medicamentos a través de la BBB.

Guo dijo en el comunicado:

“Los asembloides BBB representan una tecnología revolucionaria con amplias implicaciones para la neurociencia, el descubrimiento de fármacos y la medicina personalizada”.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en la revista Cell Stem Cell.

[H/T: UC / LiveScience]

¿Te gustó este contenido? Te invito a compartirlo con tus amigos. Síguenos en nuestra Página de Facebook, para recibir a diario nuestras noticias. También puedes unirte a nuestro Grupo Oficial y a nuestra comunidad en Telegram.