Cómo los mini cerebros pueden ayudar a evitar la enfermedad neurodegenerativa

Imagen de portada:Cortesía de Hoffman-Kim Lab/Brown University

Por Jenny Chen, periodista científica y productora multimedia. Su trabajo ha aparecido en The Atlantic, NYTimes.com y Vice, entre otros. Vive en Washington, DC.

Editado por Pam Weintraub

Originalmente publicado en Aeon.co

Traducción al castellano por Leandro Castelluccio. Link a mis ensayos.

El año pasado, Diane Hoffman-Kim y varios investigadores de la Universidad de Brown en Rhode Island crearon una bandeja de mini cerebros en el laboratorio. Si bien los nuevos cerebros carecían de la compleja arquitectura para ser cerebros pensantes completamente funcionales, sin embargo, eran pequeños paquetes de células nerviosas de aproximadamente 200 micrómetros de diámetro que emitían impulsos eléctricos, al igual que nuestros propios cerebros.

Hoffman-Kim y sus colegas no fueron los primeros en crear estructuras similares al cerebro en el laboratorio, pero su modelo, entre las estructuras más sofisticadas jamás desarrolladas, ya se ha utilizado para simular lesiones cerebrales traumáticas y la enfermedad de Alzheimer, junto con la prueba de impacto de varias drogas. El enfoque utilizado por los investigadores de la Universidad de Brown ofrece un modelo que simplifica el cerebro en sus componentes más críticos, incluidas las neuronas, las células madre neurales, los astrocitos (que proporcionan nutrientes al tejido nervioso y ayudan a reparar el cerebro después de una lesión traumática), los oligodendrocitos (que protegen las células nerviosas), la microglia (que ayuda a dirigir el sistema inmune en el sistema nervioso central) y otras moléculas que ayudan a formar la estructura de nuestro cerebro (como las proteínas).

Estos cerebros simplificados son tan asequibles de crear que Hoffman-Kim estima que cada cerebro cuesta alrededor de 25 centavos. Estos mini cerebros económicos son parte de un movimiento creciente llamado “órganos en un chip”, donde los científicos crean mini órganos (corazones, riñones, cerebros) a partir de células madre derivadas de humanos. Los órganos generalmente se crean a partir de células madre pluripotentes inducidas, creadas a través de un proceso que engaña a las células humanas normales (obtenidas de un hisopo o muestra de sangre simple) para que se comporten como células madre embrionarias. Esto evita los problemas éticos de tomar células madre directamente de embriones humanos, pero hace posible que los investigadores creen mini-órganos a partir de células únicas de seres humanos individuales.

“La idea es que si podemos obtener una muestra de piel o una muestra de sangre, básicamente podríamos hacer un plato de unos cien cerebros”, dijo Hoffman-Kim. Luego, los científicos podrían probar estos cerebros para analizar los efectos de ciertos medicamentos para cada paciente específico y rastrear el desarrollo de trastornos relacionados con el cerebro.

Avanzar hacia un modelo viable para nuestro cerebro es la próxima frontera para la medicina personalizada. Nuestros cerebros son cruciales para nuestra salud: controlan todo, desde la memoria y la emoción hasta las respuestas inmunes. Sin embargo, encerrados en la fortaleza protectora de nuestros cráneos, nuestros cerebros también son uno de los órganos menos entendidos de nuestro cuerpo. A medida que los mini cerebros se vuelven más fáciles de crear, los médicos podrían usar estos modelos para comprender mejor cómo reaccionaría cada paciente a un medicamento, o cómo sus condiciones podrían progresar sin tener que acceder al cerebro real del paciente. Los médicos podrían tomar muestras de las células de un paciente, usarlas para cultivar varios mini cerebros y probar los efectos de diferentes medicamentos en esos cerebros para ver cómo reaccionaría el paciente a los medicamentos.

Además, estos modelos cerebrales ayudan a abordar las limitaciones que enfrenta actualmente la medicina personalizada. Gran parte de la investigación de medicina personalizada de hoy se centra en la información genética. Sin embargo, los científicos saben muy poco acerca de la relación entre los marcadores genéticos y la enfermedad, o la reacción a las drogas. La mayor parte de la información que tenemos proviene de estudios que miden la correlación entre ciertos marcadores genéticos y ciertas condiciones en lugar de la causalidad. Por otro lado, replicar el órgano de un paciente en el entorno del laboratorio brinda a los científicos la oportunidad de ver exactamente cómo reaccionaría en las situaciones actuales.

Por supuesto, los científicos todavía tienen que responder muchas preguntas antes de que los mini cerebros individuales cultivados en laboratorio se hagan realidad. Una de las principales preguntas es comprender cuáles de los componentes complejos del cerebro son necesarios para imitar suficientemente al cerebro humano y cuáles no podríamos evitar. ¿Qué parte de la compleja arquitectura del cerebro necesitamos para imitar los efectos de Valium, por ejemplo? ¿Qué cantidad de células gliales, las células no neuronales que brindan protección para las neuronas, necesitamos recrear para el Alzheimer? “Todo se reduce a descubrir qué modelos usar”, dijo Hoffman-Kim.

Pero su trabajo muestra que estamos cerca. Su equipo ya puede imitar los efectos del accidente cerebrovascular con sus mini cerebros de 25 centavos. Muy pronto, podrán imitar los efectos que un derrame cerebral tendría en su cerebro antes de que usted tenga uno. Y aún más emocionante: podrán probar los tratamientos que funcionen mejor para usted sin poner en riesgo su cerebro real.

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