Desde hace años se sabe que las células madre tienen capacidad de desarrollar órganos, y solo hace un poco de tiempo que se consiguió repetir estas capacidades en cultivos dando lugar a organoides. Considerada en 2017 el método del año por la revista ‘Nature Methods’, “nos ayudan a avanzar en la investigación de todas patologías que puede afectar por ejemplo a un pulmón o a un riñón”, explicaba a Consalud.es el Dr. Lluis Montoliu, investigador del Centro Nacional de Biotecnología del CSIC. También, por supuesto, sirven si hablamos del cerebro.
Los organoides humanos se están convirtiendo en “poderosas herramientas para el estudio del desarrollo y la disfunción cerebral”, señalan los autores de una reciente investigación que conseguido una conexión funcional con la corteza visual. La investigación, publicada en ‘Nature’ y realizada por la Universidad de California, supone un avance pionero en la compleja utilización de organoides cerebrales.
"Nuestros experimentos revelan que los estímulos visuales evocan respuestas electrofisiológicas en los organoides, que coinciden con las respuestas de la corteza circundante"
Los organoides permiten el estudio del desarrollo cortical y las enfermedades asociadas y el objetivo es que, en un corto plazo de tiempo, permitan descubrir fármacos y medir la toxicidad, según señalan diferentes ensayos. Hasta el momento no se había demostrado si estos organoides podían conectarse a una red sensorial en vivo. En octubre, otros investigadores habían observado que estas estructuras similares al cerebro humano, trasplantadas en ratas, enviaban señales y respondían a señales ambientales.Este avance permitía detectar fenotipos a nivel celular que era indetectables anteriormente, ayudando al diagnóstico de patologías neurológicas.
Y ahora una nueva investigación ha descubierto actividad eléctrica en el organoide trasplantado en ratones cuando les han aplicado un estímulo visual. "Ningún otro estudio ha sido capaz de registrar óptica y eléctricamente al mismo tiempo", indica en nota de prensa Madison Wilson, primera autora del artículo. "Nuestros experimentos revelan que los estímulos visuales evocan respuestas electrofisiológicas en los organoides, que coinciden con las respuestas de la corteza circundante", añade.
SEÑALES VISUALES
Para conseguir estas señales se usaron electrodos de grafeno transparente y nanopartículas de platino para reducir 100 veces la impedancia de los electrodos de grafeno y mantener su transparencia, de tal forma que son capaces de registrar y obtener imágenes de la actividad neuronal tanto a macroescala como a nivel unicelular.
"Nuestro estudio da un paso hacia la evaluación funcional integral de este sistema de modelo biológico”
Durante la investigación pudieron ver cómo el organoide conseguía el oxígeno y los nutrientes suficientes para funcionar. Además, aplicaron un estímulo visual (un LED óptico de luz blanca) y observaron actividad eléctrica en los canales de electrodos situados sobre los organoides, es decir, una reacción al estímulo semejante al tejido de alrededor. Las grafenografías mostraron un aumento de la potencia de las oscilaciones gamma y una sincronización de fase entre los picos de los organoides y las oscilaciones lentas de la corteza visual del ratón. Esto sugiere que los organoides habían establecido conexiones sinápticas con el tejido de la corteza circundante tres semanas después de su implantación y recibían información funcional del cerebro del ratón.
“Si bien el trasplante de organoides corticales humanos en el cerebro de ratones aún está en pañales, nuestro estudio da un paso hacia la evaluación funcional integral de este sistema de modelo biológico”, señalan los autores en la investigación. “Prevemos que, más adelante, esta combinación de células madre y tecnologías de neurograbación se utilizará para modelar enfermedades en condiciones fisiológicas a nivel de circuitos neuronales, examinar tratamientos candidatos sobre antecedentes genéticos específicos del paciente y evaluar el potencial de los organoides para restaurar regiones específicas del cerebro”, concluyen.