Los avances biotecnológicos han permitido que los científicos obtengan modelos tisulares en 3D de órganos a partir de células madre humanas, los que se denominan «organoides».
Recientemente, científicos anunciaron que organoides cerebrales fueron transplantados exitosamente a ratas, superando un importante hito en la búsqueda de soluciones médicas para lesiones cerebrales graves. Los organoides no solo integraron con el tejido cerebral de rata circundante, sino que las neuronas en los organoides comenzaron a responder a los estímulos visuales: imágenes en blanco y negro y luces brillaron en los ojos de las ratas.
Y todo esto en el impresionante periodo de tres meses.
«No esperábamos ver este grado de integración funcional tan pronto», dice el médico y neurocirujano Isaac Chen, de la Universidad de Pensilvania.
«Ha habido otros estudios que analizan el trasplante de células individuales que muestran que incluso 9 o 10 meses después de trasplantar neuronas humanas a un roedor, todavía no están completamente maduras».
Células madre
Chen y su equipo dieron un paso más al trasplantar no solo células individuales sino organoides humanos en ratas adultas con grandes lesiones corticales, para ver si ellas también pueden mostrar una integración funcional.
«Los organoides cerebrales tienen una arquitectura, tienen una estructura que se asemeja al cerebro. Pudimos observar neuronas individuales dentro de esta estructura para obtener una comprensión más profunda de la integración de los organoides trasplantados».
Las células del tejido injertado provenían de células madre pluripotentes inducidas que fueron modificadas genéticamente para que luzcan de color verde fluorescente. Este color, que es la expresión de una proteína específica, es usado para rastrear las células y evaluar su comportamiento.
Las células madre pluripotentes inducidas se generan a partir de células madre adultas sometidas a ingeniería inversa en un estado indiferenciado de tipo embrionario; es decir, pueden convertirse en muchos tipos diferentes de células. La proteína fluorescente verde les da a los organoides la capacidad de emitir fluorescencia.
Las pequeñas células madre fueron cultivadas durante 80 días para convertirse en organoides, luego fueron transplantadas a los cerebros de 10 ratas macho adultas.
Transplante
Los investigadores primero crearon una cavidad de unos 2 mm en el cerebro en la que cabían los organoides. La cavidad representaba una lesión cerebral grave y luego de la inserción del tejido humano se dejó cicatrizar.
Luego pudieron rastrear las conexiones neuronales desde la retina de las ratas, hasta los organoides trasplantados al cerebro. Mientras a las ratas se les mostraban luces intermitentes e imágenes que consistían en barras alternas en blanco y negro, los investigadores usaron electrodos para estudiar la actividad dentro del organoide.
Alrededor del 25%de las neuronas humanas respondieron a la estimulación de la luz.
«Vimos que una buena cantidad de neuronas dentro del organoide respondieron a orientaciones específicas de la luz, lo que nos da evidencia de que estas neuronas organoides no solo pudieron integrarse con el sistema visual, sino que también pudieron adoptar funciones muy específicas de la corteza visual», dice Chen.
«No hemos resuelto todo, pero este es un primer paso muy sólido. Ahora, queremos entender cómo se pueden usar los organoides en otras áreas de la corteza, no solo en la corteza visual, y queremos entender las reglas que guiar cómo las neuronas organoides se integran con el cerebro para que podamos controlar mejor ese proceso y hacer que suceda más rápido», concluyen en su artículo publicado en Cell Stem Cell.