Cómo la innovación de células madre ha avanzado la investigación en neurociencia

Los científicos cultivan tejido cerebral humano con actividad neuronal que dura meses.

Fuente: geralt / pixabay

Uno de los factores de activación en el estudio del cerebro humano es tener la capacidad de realizar investigaciones sobre el tejido cerebral humano en funcionamiento real. Como resultado, muchos estudios científicos se llevan a cabo en roedores como sustituto de los mamíferos. El inconveniente de este enfoque es que los cerebros de roedores son diferentes en estructura y función. Según Johns Hopkins, estructuralmente, el cerebro humano tiene aproximadamente 30 por ciento de neuronas y 70 por ciento de glía, mientras que el cerebro de ratón tiene la proporción opuesta [1]. Los investigadores del MIT descubrieron que las dendritas de las neuronas humanas transmiten señales eléctricas de manera diferente a las neuronas de roedores [2]. Una alternativa innovadora es hacer crecer el tejido cerebral humano utilizando tecnología de células madre.

Las células madre son células no especializadas que dan lugar a células diferenciadas. Es un descubrimiento relativamente reciente que se remonta a los años 80. Las células madre embrionarias fueron descubiertas por primera vez en 1981 por Sir Martin Evans de la Universidad de Cardiff, Reino Unido, y luego en la Universidad de Cambridge, Premio Nobel de Medicina en 2007 [3].

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En 1998, las células madre embrionarias humanas aisladas se cultivaron en un laboratorio por James Thomson de la Universidad de Wisconsin en Madison y John Gearhart de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore [4].

Ocho años después, Shinya Yamanaka de la Universidad de Kyoto en Japón descubrió un método para transformar células de la piel de ratones en células madre pluripotentes utilizando un virus para introducir cuatro genes [5]. Las células madre pluripotentes tienen la capacidad de convertirse en otros tipos de células. Yamanaka, junto con John B. Gurdon, ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2012 por el descubrimiento de que las células maduras pueden reprogramarse para convertirse en pluripotentes [6]. Este concepto se conoce como células madre pluripotentes inducidas, o iPSCs.

En 2013, un equipo de investigación europeo de científicos, liderado por Madeline Lancaster y Juergen Knoblich, desarrolló un organoide cerebral tridimensional (3D) utilizando células madre pluripotentes humanas que “crecieron a unos cuatro milímetros y podían sobrevivir hasta 10 meses”. . [7] “. Este fue un gran avance ya que los modelos de neuronas anteriores se cultivaron en 2D.

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Más recientemente, en octubre de 2018, un equipo de científicos liderados por Tufts desarrolló un modelo 3D de tejido cerebral humano que exhibió actividad neuronal espontánea durante al menos nueve meses. El estudio se publicó en octubre de 2018 en ACS Biomaterials Science & Engineering, una revista de la American Chemical Society [8].

Desde el descubrimiento inicial de células madre en ratones hasta el crecimiento de modelos de redes neuronales humanas en 3D a partir de células madre pluripotentes en menos de 40 años, el ritmo del avance científico ha sido exponencial. Estos modelos 3D de tejido cerebral humano pueden ayudar a avanzar en la investigación para descubrir nuevos tratamientos para la enfermedad de Alzheimer, Parkinson, Huntington, distrofia muscular, epilepsia, esclerosis lateral amiotrófica (también conocida como ELA o enfermedad de Lou Gehrig) y muchas otras enfermedades y trastornos del cerebro. Las herramientas que utiliza la neurociencia para la investigación están evolucionando en sofisticación, y las células madre desempeñan un papel importante en la aceleración del progreso para beneficiar a la humanidad.

Copyright © 2018 Cami Rosso Todos los derechos reservados.

Referencias

1. Hendricks, Melissa. “El modelo del ratón: menos que perfecto, aún inestimable”. John Hopkins . Octubre de 2010. Obtenido de https://www.hopkinsmedicine.org/institute_basic_biomedical_sciences/news_events/articles_and_stories/model_organisms/201010_mouse_model.html

2. Rosso, Cami. “¿Por qué el cerebro humano exhibe una inteligencia superior?” Psychology Today. 19 de octubre de 2018.

3. Universidad de Cardiff. “Sir Martin Evans, Premio Nobel de Medicina”. Obtenido el 23 de octubre de 2018 de http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Vistas del corazón . “Cronología de células madre”. 2015 abril-junio. Consultado el 10-23-2018 desde https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. “Cómo las células iPS cambiaron el mundo”. La naturaleza . 15 de junio de 2016.

6. El Premio Nobel (2012-10-08). “El Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2012 [ Comunicado de prensa ]. Consultado el 23 de octubre de 2018 desde https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. “Los científicos crecen tejidos cerebrales humanos en 3-D”. MIT Technology Review . 28 de agosto de 2013.

1. Cantley, William L .; Du, Chuang; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknecht, Dominic; Cazador, martin; Tang-Schomer, Min D .; Tesco, Giuseppina; Kaplan, David L. “Modelos 3D funcionales y sostenibles de redes neuronales humanas de células madre pluripotentes”. ACS Biomaterials Science & Engineering, una revista de la American Chemical Society . 1 de octubre de 2018.