Un equipo de investigadores desarrolló miniórganos 3D a partir de tejido cerebral fetal humano que se autoorganizan in vitro. Estos organoides cerebrales cultivados en laboratorio ofrecen una nueva forma de entender cómo se desarrolla el cerebro y un medio valioso para estudiar el tratamiento de enfermedades como los tumores cerebrales infantiles.
En un trabajo publicado este lunes en la revista Cell, investigadores de Países Bajos anuncian un paso más allá en el desarrollo de estos organoides al emplear tejido de fetos humanos. Hasta ahora, los organoides cerebrales se cultivaban a partir de células madre embrionarias o pluripotentes que crecían hasta formar estructuras que representaban diferentes áreas del cerebro. El equipo de Delilah Hendriks, Hans Clevers y Benedetta Artegiani utilizó pequeños trozos de tejido cerebral fetal en lugar de células individuales y descubrió que estos trozos pueden autoorganizarse en organoides.
Los organoides cerebrales eran aproximadamente del tamaño de un grano de arroz y su composición tridimensional era compleja; contenían varios tipos diferentes de células cerebrales. Las piezas enteras de tejido cerebral produjeron proteínas que forman la matriz extracelular, lo que permitirá estudiar más a fondo el entorno de las células cerebrales y qué sucede cuando algo sale mal. Los organoides también mantenían varias características de la región específica del cerebro de la que derivaban, lo que puede ayudar a entender mejor su desarrollo.
Investigar el cáncer infantil
Uno de los aspectos más interesantes de este avance es que los mini-cerebros contenían muchas de las llamadas glías radiales externas, un tipo de célula que se encuentra en los humanos y está implicado en uno de los cánceres más letales, el glioblastoma. Dada su capacidad para expandirse rápidamente, el equipo investigó a continuación su potencial en el modelado del cáncer cerebral empleando la técnica de edición de genes CRISPR-Cas9 para tratar de replicar el comportamiento de un cáncer.
Para ello, los autores introdujeron alteraciones en el conocido gen cancerígeno TP53 en una pequeña cantidad de células de los organoides. Después de tres meses, las células con el TP53 defectuoso habían superado por completo a las células sanas en el organoide, lo que significa que habían adquirido una ventaja de crecimiento, una característica típica de las células cancerosas. A continuación utilizaron la edición genética para desactivar tres genes vinculados al glioblastoma: TP53, PTEN y NF1 y usaron estos organoides mutantes para observar su respuesta a los medicamentos contra el cáncer existentes.
Crecimiento continuo
Aunque en una fase muy preliminar, estos experimentos mostraron el potencial de los organoides para probar ciertos medicamentos con mutaciones genéticas específicas. Los organoides derivados de tejidos continuaron creciendo en una placa durante más de seis meses y las células cancerosas siguieron mutiplicándose, lo que significa que los científicos pueden realizar experimentos repetidos para mejorar la fiabilidad de sus hallazgos.
Hasta ahora no podíamos obtener organoides del cerebro; es realmente emocionante que ahora también hayamos podido superar ese obstáculo
“Los organoides cerebrales obtenidos de tejido fetal son una nueva herramienta de gran valor para estudiar el desarrollo del cerebro humano”, asegura Benedetta Artegiani. “Ahora podemos estudiar más fácilmente cómo se expande el cerebro en desarrollo y observar el papel de los diferentes tipos de células y su entorno”. La herramienta, asegura, no solo permitirá comprender mejor cómo el cerebro en desarrollo regula la identidad de las células, sino a comprender cómo los errores en ese proceso pueden conducir a enfermedades, incluido el cáncer cerebral infantil. “Hasta ahora, podíamos obtener organoides de la mayoría de los órganos humanos, pero no del cerebro; es realmente emocionante que ahora también hayamos podido superar ese obstáculo”, concluye Hans Clevers.
Para Jacob Hanna, profesor de Biología de Células Madre y Embriología del Instituto Weizmann de Ciencias (Israel), se trata de un estudio interesante, novedoso y bien hecho. “Es importante porque puede ofrecer pistas sobre lo que ocurre en el desarrollo cerebral durante la auténtica formación del cerebro, en lugar de basarse en tejidos derivados de células madre embrionarias”, asegura en declaraciones a SMC. “Hay muchas teorías que apuntan a que los orígenes de los tumores cerebrales infantiles podrían comenzar en la etapa fetal y esta técnica podría ayudar a comprender y refutar dichas teorías en el futuro”.
Lluis Montoliu, investigador en el Centro Nacional de Biotecnología (CNB-CSIC) de España, recuerda que los organoides no son equivalentes a los órganos que modelan ni en complejidad ni en diversidad de tipos celulares. “Por eso deberíamos mantener la cautela a la hora de interpretar los resultados que podamos derivar del uso de organoides en investigación”, advierte en SMC. “En mi opinión, el uso de organoides es complementario (no sustitutivo enteramente) a los experimentos con animales, que todavía siguen siendo indispensables”. Aun así, el experto da la bienvenida a esta evolución técnica y práctica en la generación de organoides de cerebro que seguro permitirán avanzar en algunos aspectos de la fisiología del sistema nervioso central.