Los científicos han crecido el primer mini cerebro humano en un laboratorio y dicen que su éxito podría llevar a nuevos niveles de comprensión sobre la forma en que el cerebro se desarrolla y lo que va mal en los trastornos como la esquizofrenia y el autismo .
Los investigadores con sede en Austria comenzaron con células madre humanas y crean una cultura en el laboratorio que les permitió crecer en los llamados " organoids cerebrales " o mini cerebros que consiste de en varias regiones distintas del cerebro .
Es la primera vez que los científicos han conseguido reproducir el desarrollo del tejido cerebral en tres dimensiones .
Uso de los organoides , los científicos fueron capaces de producir un modelo biológico de cómo una enfermedad cerebral rara, llamada microcefalia desarrolla lo que sugiere la misma técnica que en el futuro podría ser utilizada para los trastornos modelo como el autismo o la esquizofrenia que afecta a millones de personas en todo el mundo .
"Este estudio ofrece la promesa de un nuevo instrumento esencial para la comprensión de las causas de los trastornos del desarrollo del cerebro ... y probar posibles tratamientos", dijo Paul Matthews , profesor de neurociencia clínica del Imperial College de Londres , que no estaba involucrado en la investigación, pero me quedé impresionado con los resultados.
Zameel Cader , neurólogo consultor en el Hospital John Radcliffe de Gran Bretaña en Oxford , describió la obra como " fascinante y emocionante " . Dijo que amplió la posibilidad de tecnologías de células madre para entender el desarrollo del cerebro y los mecanismos de la enfermedad y para descubrir nuevos medicamentos.
A pesar de que se inicia el tejido tan relativamente simple, el cerebro humano se desarrolla rápidamente en la más compleja estructura natural conocido, y los científicos viven en gran parte de la oscuridad acerca de cómo sucede esto .
Esto hace que sea extremadamente difícil para los investigadores obtener una comprensión de lo que podría ir mal en el cerebro y por lo tanto la forma de tratar muchos trastornos comunes del cerebro tales como la depresión , la esquizofrenia y el autismo .
Cultivo de células madre
Para crear su tejido cerebral , Juergen Knoblich y Madeline Lancaster en el Instituto de Biotecnología Molecular y compañeros investigadores de la Universidad de Edimburgo Unidad de Genética Humana de la Gran Bretaña de Austria comenzó con células madre humanas y les creció con una combinación especial de nutrientes diseñado para sacar provecho de la capacidad innata de las células a organizarse en estructuras de órganos complejos .
Crecieron tejidos llamados neuroectodermo la capa de células en el embrión de la que todos los componentes del cerebro y el sistema nervioso se desarrollan.
Los fragmentos de este tejido fueron incorporados en un andamio y se ponen en un biorreactor de hilado un sistema que circula oxígeno y nutrientes para permitir que crezcan en organoides cerebrales .
Después de un mes , los fragmentos se habían organizado en las estructuras primitivas que pueden ser reconocidos como el desarrollo de las regiones del cerebro tales como retina, plexo coroideo y la corteza cerebral, explicaron los investigadores en una conferencia telefónica.
A los dos meses , los organoides alcanzaron un tamaño máximo de alrededor de 4 milímetros ( 0,16 pulgadas) , dijeron en un informe de su estudio publicado en la revista Nature.
A pesar de que eran muy pequeños y todavía un largo camino desde que se asemeja nada a la estructura detallada de un cerebro humano completamente desarrollado , lo hicieron contener neuronas y distintos tipos de tejido neural.
"Este es uno de los casos en los que el tamaño no importa ", Knoblich a los periodistas.
"Nuestro sistema no está optimizado para la generación de todo un cerebro y que no era en absoluto nuestra meta. Nuestro principal objetivo era analizar el desarrollo del cerebro humano (tejido ) y generar un sistema modelo que podemos usar para transferir el conocimiento a partir de modelos animales para un entorno humano " .
En una señal temprana de cómo pueden ser útiles para el estudio de la enfermedad en el futuro este tipo de mini cerebros , el equipo de Knoblich eran capaces de utilizar sus organoids para modelar el desarrollo de microcefalia, una enfermedad neurológica rara en la que los pacientes desarrollan una cabeza anormalmente pequeña , e identificar lo que causa.
Tanto el equipo de investigación y otros expertos reconocieron, sin embargo , que el trabajo era un largo camino de caminar para crear un cerebro humano en pleno funcionamiento en un laboratorio.
" El cerebro humano es lo más complejo del universo conocido y tiene un número terriblemente complicado de conexiones e interacciones , tanto entre sus numerosas subdivisiones y el cuerpo en general", dijo Dean Burnett , profesor de psiquiatría en la Universidad de Cardiff.
"Decir que puede reproducir el funcionamiento del cerebro con un poco de tejido en un recipiente en el laboratorio es como inventar el primer ábaco y diciendo que usted lo puede usar para ejecutar la última versión de Microsoft Windows - hay una conexión ahí, pero estamos muy lejos de ese tipo de solicitud aún.
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