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Mini-cerebros 3D nos acercan a la regeneración cerebral

Integrando sistemas bioelectrónicos 3D con cultivos neuronales humanos en mini-cerebros, un grupo de investigadores ha desarrollado una nueva tecnología que podría facilitar un importante avance en la regeneración cerebral, con posterioridad a una lesión o frente a enfermedades neurodegenerativas.

Científicos de la Universidad Northwestern, la Universidad de Illinois en Chicago y el Shirley Ryan AbilityLab han creado una tecnología que podría acercarnos al sueño de la regeneración cerebral. Combina cultivos neuronales humanos con sistemas bioelectrónicos tridimensionales para crear mini-cerebros, en un enfoque que con una futura incorporación de células madre humanas podría desarrollar alternativas para «reparar» por completo un cerebro dañado.

De acuerdo a un comunicado, los científicos crearon un pequeño laboratorio en un plato (placa de Petri), aprovechando un novedoso sistema de interfaz neuronal 3D. Allí lograron registrar diferentes reacciones en «mini-cerebros», creados a partir de cultivos cerebrales.

Por ejemplo, introdujeron genes para controlar la actividad neuronal y monitorearla mediante luz. Los especialistas destacaron que este sistema es capaz de producir diminutos esferoides cerebrales a partir de muestras de células humanas, que mantienen la identidad genética de la persona.

La nueva tecnología permitirá estudiar características del cerebro humano sin necesidad de involucrar a personas o llevar adelante métodos invasivos. A futuro, los investigadores sostienen que al incorporar cultivos cerebrales derivados de células madre humanas será posible diseñar intervenciones rápidas y eficientes que podrán prácticamente «reparar» el cerebro por completo.

Una nueva frontera

Teniendo en cuenta que actualmente los cultivos de tejidos se combinan con matrices de electrodos en dos dimensiones y planas, que no coinciden con los complejos diseños estructurales que se encuentran en el cerebro humano, la nueva tecnología permite un trascendente avance en el estudio de diferentes aspectos cerebrales.

Según el Dr. Colin Franz, uno de los autores principales del estudio publicado en la revista Science Advances, «los avances concretados en esta investigación marcarán una nueva frontera en la forma en que estudiamos y entendemos el cerebro. Ahora que la plataforma 3D ha sido desarrollada y validada, podremos realizar estudios más específicos en nuestros pacientes que se recuperan de una lesión neurológica o luchan contra una enfermedad neurodegenerativa», explicó.

Los científicos creen que su estudio marca solamente el comienzo de una nueva generación de sistemas bioelectrónicos 3D miniaturizados, como en el caso de estos mini-cerebros, que podrían expandir de forma casi ilimitada las posibilidades de la medicina regenerativa. ¿Estaremos más cerca de poder regenerar casi al 100% el cerebro y otras partes del cuerpo humano?

Aplicaciones sin límites

Para Yoonseok Park, otro de los líderes de la investigación, las aplicaciones de estas nuevas tecnologías incluirán «una serie de dispositivos actualmente en desarrollo que contribuirán a la formación de circuitos neuronales aún más complejos desde el cerebro hacia los músculos, como así también tejidos cada vez más dinámicos, incluyendo un corazón que late», indicó.

Un dato llamativo remarcado por los investigadores es que los nuevos dispositivos fueron creados a partir de tecnología similar a la que se encuentra en teléfonos móviles inteligentes y ordenadores, dejando en claro que los componentes son relativamente accesibles.

Ahora, estos dispositivos que imitan las complejas formas biológicas que se encuentran en el cerebro humano serán empleados para comprender mejor las enfermedades neurológicas, probar medicamentos y terapias que tienen potencial clínico e intentar entender en profundidad las diferencias individuales que marcan la amplia diversidad de resultados observados en la rehabilitación neurológica.

¿Existirá un límite finalmente para la integración entre tecnología y biología o el desarrollo de esta simbiosis quedará únicamente en manos de enfoques éticos individuales? Por lo pronto, todo indica que la innovación tecnológica parece avanzar más rápido que los planteamientos éticos, ofreciendo un futuro en el cual el cerebro humano podría ser casi eterno.

Referencia

Three-dimensional, multifunctional neural interfaces for cortical spheroids and engineered assembloids. Yoonseok Park, Colin Franz et al. Science Advances (2021).DOI:http://dx.doi.org/10.1126/sciadv.abf9153

Foto:

Interfaces neuronales tridimensionales y multifuncionales diseñadas en el marco de la investigación. Crédito: Universidad Northwestern.

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente

Pablo Javier Piacente es periodista especializado en comunicación científica y tecnológica.

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