¡Asombroso!, órganos en miniatura que imitan el sistema nervioso

Dos nuevas investigaciones desarrolladas por la Universidad Northwestern (UN) en Evaston (Illinois, Estados Unidos), utilizando versiones en miniatura y simplificadas de los órganos humanos cultivadas en laboratorio y denominadas ‘organoides’ prometen avances significativos en el campo médico, según esta alta casa de estudios.

En un estudio, se utilizaron organoides de médula espinal humana cultivados en laboratorio para probar una nueva y prometedora terapia regenerativa para lesiones medulares.

En otro trabajo, los científicos han creado un nuevo dispositivo para efectuar mapas más completos de la actividad en organoides neuronales humanos (“minicerebros”) y también manipularla, para evaluar la eficacia de los posibles tratamientos capaces de reconstruir los circuitos funcionales del cerebro.

NUEVO TRATAMIENTO PARA LA PARÁLISIS

Aunque solo representan una parte de los órganos, los organoides imitan la estructura de los tejidos, la complejidad de las células y la función de los órganos reales, siendo una herramienta ideal para simular enfermedades humanas, probar terapias y comprender el desarrollo de los órganos, de manera más rápida y menos costosa que las pruebas en animales y humanos.

Con un diámetro de varios milímetros, los organoides son lo suficientemente grandes y maduros como para imitar en ellos una lesión medular.

“Uno de los aspectos más interesantes de los organoides es que podemos utilizarlos para probar nuevas terapias en tejido humano. A falta de un ensayo clínico, es la única manera de lograr este objetivo”, afirma el investigador Samuel I. Stupp, autor principal del estudio enfocado en la médula espinal.

En la investigación de Stupp se utilizaron organoides de médula espinal humana cultivados en laboratorio y derivados de células madre, en los que se simularon diferentes lesiones medulares y se probó una nueva y prometedora terapia regenerativa, llamada “moléculas danzantes”, que aprovecha el movimiento molecular para revertir la parálisis y reparar los tejidos tras lesiones traumáticas de la médula espinal.

Los investigadores demostraron que los organoides de la médula espinal humana pueden imitar con precisión los efectos clave de una lesión medular, incluyendo la muerte celular, la inflamación y la cicatrización glial (masa densa de tejido cicatricial que crea una barrera física y química para la regeneración nerviosa).

Al ser tratados con “moléculas danzantes”, terapia que revirtió la parálisis y reparó tejidos en un estudio previo con animales, los organoides lesionados mostraron un crecimiento significativo de neuritas, las largas prolongaciones de las neuronas que conectan las células entre sí, según Stupp, profesor de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Química, Medicina e Ingeniería Biomédica, en Northwestern.

Asimismo, el tejido cicatricial glial de los organoides lesionados ratados disminuyó significativamente, hasta volverse prácticamente imperceptible.

Estos resultados brindan a los investigadores mayores esperanzas de que el tratamiento de “moléculas danzantes”, funcione en seres humanos, mejorando los resultados para los pacientes con lesiones de la médula espinal, de acuerdo con Stupp.

INVESTIGACIONES CON”MICROCEREBROS” VIVIENTES

Otro equipo de Northwestern, dirigido por John A. Rogers, pionero de la bioelectrónica en esta universidad, junto con investigadores del hospital Shirley Ryan AbilityLab, ha desarrollado un dispositivo que permite a los científicos mapear y manipular la actividad eléctrica que se desarrolla dentro de organoides hechos con tejidos similares al cerebro humano.

Este tipo de organoides humanos son tejidos vivos tridimensionales (3D) que contienen circuitos neuronales activos que se comunican mediante señales eléctricas.

La estructura electrónica flexible desarrollada por Rogers y su equipo, envuelve suavemente al organoide como una malla de alta tecnología, adaptándose a su curvatura y cubriendo el ‘minicerebro’ casi por completo por medio de 240 electrodos miniaturizados y direccionable.

“Las perforaciones en forma de malla permiten que el oxígeno y los nutrientes fluyan hacia el organoide y que salgan el dióxido de carbono y los productos de desecho”, explica la UN.

“Un organoide necesita respirar, y este dispositivo no los restringe ni lo asfixia”, explica Rogers.

Asegura que con esta tecnología los científicos superan la anterior limitación, consistente en que solo podían registrar y estimular la actividad de una pequeña fracción de las neuronas de un organoide, sin poder comprender la dinámica de toda la red neuronal que da lugar a ritmos coordinados, al procesamiento de la información y a las complejidades de la función cerebral.

Al permitir la exploración y el mapeo de toda la red neuronal del organoide, este dispositivo permite avanzar en la comprensión de cómo se desarrollan, funcionan y fallan los cerebros humanos reales, de acuerdo con la UN.

“Los organoides derivados de células madre humanas se han convertido en un foco principal de la investigación biomédica, y reciben una creciente financiación, ya que permiten realizar estudios personalizados sobre cómo responden los tejidos a los fármacos y las terapias emergentes”, señala Rogers.

Sin embargo, “hasta ahora faltaba un componente clave para aprovechar al máximo el estudio de estas estructuras que imitan los tejidos humanos: una tecnología física capaz de analizar, estimular y manipular estos diminutos análogos de órganos”, puntualiza.

Ahora “hemos creado una herramienta adecuada para sacarle más partido a esta nueva clase de modelos biológicos”, según el doctor Colin Franz, quien lideró el desarrollo de los organoides.

Además de mapear la actividad neuronal en detalle, el dispositivo desarrollado por la UN permite observar los efectos de distintos fármacos sobre los organoides, así como emitir pequeños impulsos eléctricos que desencadenan respuestas en regiones específicas, permitiendo a los científicos influir en la actividad neuronal, e incluso en el crecimiento de los organoides.

“Al crear componentes electrónicos flexibles y adaptados a la geometría del organoide, ahora podemos registrar y estimular cientos de puntos de su superficie simultáneamente. Esto nos permite estudiar la actividad neuronal a nivel de redes completas, en lugar de señales eléctricas aisladas”, concluye.

“Los organoides están empezando a cambiar la forma en que estudiamos las enfermedades y desarrollamos tratamientos. También tienen el potencial de reducir nuestra dependencia de los experimentos con animales”, apunta Franz.

DESTACADOS:.

- Investigadores de la Universidad Northwestern, en Illinois (EE. UU) utilizaron organoides de médula espinal humana cultivados en laboratorio para probar una nueva y prometedora terapia regenerativa para lesiones del sistema nervioso central.

- Otro equipo de Northwestern ha creado un nuevo dispositivo para mapear y manipular la actividad en organoides neuronales humanos o “minicerebros”, que ayudará a evaluar posibles tratamientos reconstructivos para los trastornos cerebrales.

- “Uno de los aspectos más interesantes de los organoides es que permiten probar nuevas terapias en tejido humano. A falta de un ensayo clínico, son el único modo de lograr este objetivo”, según Samuel I. Stupp, experto en esta línea de investigación.

Por Daniel Galilea EFE-Reportajes.