Investigadores de la Universidad Johns Hopkins han logrado un avance significativo en la investigación neurológica al desarrollar un modelo tridimensional del cerebro humano, conocido como MRBO (multi-region brain organoid). Esta innovadora estructura, cultivada en laboratorio, simula de manera interconectada regiones clave del encéfalo humano, incluyendo el cerebro anterior, el mesencéfalo y el rombencéfalo, junto con un sistema vascular rudimentario. Este avance no solo representa un salto cualitativo por su complejidad y precisión, sino que también podría revolucionar el estudio de enfermedades como el autismo, Alzheimer y esquizofrenia. Los investigadores han confirmado que el MRBO reproduce hasta un 80% de los tipos celulares presentes en el cerebro fetal humano, utilizando técnicas avanzadas de secuenciación genética para validar sus hallazgos.
Los organoides cerebrales han sido utilizados desde hace más de una década para investigar el desarrollo del sistema nervioso y evaluar tratamientos potenciales. Sin embargo, la creación del MRBO significa un gran avance, ya que permite la representación de múltiples regiones cerebrales simultáneamente, incluyendo estructuras críticas del tallo cerebral. Esta capacidad de modelar diversas áreas que interactúan es vital, especialmente para enfermedades que afectan a múltiples regiones del cerebro, como muchos trastornos del espectro autista y enfermedades neurodegenerativas. La investigación afirma que este es un nuevo estándar en la creación de organoides, ofreciendo una mejora notable en el modelado del desarrollo cerebral y fisiopatología fetal.
La obtención del MRBO se logró mediante la fusión de tejidos dérivados de células madre pluripotentes, incluyendo componentes cerebrales, mesencéfalo y rombencéfalo. Este proceso se realizó utilizando Matrigel como soporte para facilitar la integración de los diversos tejidos. Imágenes microscópicas han mostrado la presencia de neuronas y vasos sanguíneos, elementos cruciales en la formación de los mini cerebros. A lo largo de su desarrollo, los investigadores emplearon técnicas de secuenciación de ARN de núcleo único para verificar la correcta integración de los distintos tipos celulares, revelando que estas estructuras comenzaron a mostrar actividad eléctrica organizada, un indicativo de conectividad funcional y la posibilidad de modelar la comunicación neuronal en diversas patologías.
Un aspecto destacado de esta investigación ha sido el papel funcional que desempeñan las células endoteliales dentro del MRBO. Estas células no solo son parte de la estructura, sino que también influyen activamente en el desarrollo del rombencéfalo. Los investigadores encontraron que las señales emitidas por las células endoteliales, como el VEGF y el PDGF, son esenciales para la diferenciación de progenitores neuronales en esta región del cerebro. Este hallazgo abre nuevas líneas de investigación, permitiendo el estudio de cómo ciertas moléculas atraviesan la barrera hematoencefálica en procesos patológicos como el Alzheimer, lo que tiene implicaciones importantes para el desarrollo y la efectividad de tratamientos farmacológicos.
El potencial del MRBO se extiende a la medicina personalizada, ya que estos organoides podrían ser cultivados a partir de células madre de pacientes individuales. Esto permitiría el estudio específico de cómo las enfermedades se manifiestan en estas personas, así como la evaluación de tratamientos y respuestas esperadas. La investigación subraya que el actual alto índice de fracasos en ensayos clínicos se debe en parte a que los modelos animales no reflejan la complejidad del cerebro humano. Así, el uso de organoides representativos se espera que mejore la precisión en las fases preclínicas de desarrollo, especialmente en enfermedades raras o de aparición temprana, abriendo nuevas perspectivas en el entendimiento y tratamiento de desórdenes neurológicos.
