Pablo Javier PiacenteUn nuevo estudio desarrollado por investigadores del Hospital Universitario de Düsseldorf, en Alemania, ha comprobado que los organoides cerebrales tienen la capacidad intrínseca de autoorganizar estructuras sensoriales primitivas que responden a la luz: son vesículas ópticas, que crecen progresivamente como estructuras similares a «ojos» y que incluyen gran parte de las células y otros componentes característicos del sistema visual.
Estos organoides o mini-cerebros de laboratorio pueden ayudar a estudiar las interacciones cerebro-ojo durante el desarrollo del embrión, modelar los trastornos congénitos de la retina y generar tipos de células retinianas específicas, según una nota de prensa. La investigación ha sido publicada recientemente en la revista Cell Stem Cell.
Integración con el cerebro
Las células madre pluripotentes inducidas (iPS, según sus siglas en inglés) son un tipo de células madre con condiciones pluripotenciales, o sea capaces de producir la mayoría de los tejidos presentes en el cuerpo humano, que se derivan artificialmente de una célula que en principio no era pluripotencial. Esto se logra a partir de procesos de reprogramación genética de células adultas, en los cuales se utiliza la transferencia de genes exógenos.
Anteriormente, la producción de copas o vesículas ópticas a partir de células madre pluripotentes se enfocaba en generar la retina pura. En consecuencia, hasta el momento las copas ópticas y otras estructuras retinianas tridimensionales no habían logrado integrarse funcionalmente en los organoides cerebrales o mini-cerebros. Aquí radica el gran avance del nuevo estudio, que hará posible profundizar en el análisis de las interacciones entre el cerebro y el sistema visual.
Casi como ojos desarrollados
Los investigadores generaron para su estudio un total de 314 organoides cerebrales, de los cuales el 72% formaron copas ópticas: esto demuestra que el método es reproducible y eficiente. Las estructuras contenían diversos tipos de células de la retina, conformando redes neuronales con actividad eléctrica y capaces de responder a la luz.
Estos organoides con copas ópticas también desarrollaron lentes, tejido corneal y conectividad retiniana con regiones cerebrales, un aspecto que nunca antes se había constatado en un sistema in vitro. No es un tema menor, ya que en el cerebro de los mamíferos las fibras nerviosas de las células ganglionares presentes en la retina se extienden para establecer conexiones con sus objetivos cerebrales, integrándose así con el resto del sistema nervioso.
Los organoides o mini-cerebros formaron copas ópticas al pasar 30 días de su creación a partir de células madre pluripotentes inducidas. Las vesículas ópticas maduraron como estructuras visibles en alrededor de 50 días, generándose espontáneamente en forma bilateral y simétrica desde la parte frontal de la estructura que imita al cerebro humano.
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Tiempos similares
El proceso es similar al que se observa en el desarrollo de la cabeza de un embrión humano, pero no solamente en cuanto a las estructuras visibles o la composición celular, sino también en función de los tiempos de crecimiento: los plazos temporales son paralelos a los registrados en el desarrollo de la retina en el embrión, cuando el proceso sucede en forma natural.
La potencialidad científica de estos organoides cerebrales capaces de desarrollar estructuras ópticas similares a «ojos» es prácticamente infinita. Además de explorar las relaciones entre el cerebro y los mecanismos de la visión, permitirán estudiar patologías propias de la retina o probar fármacos y otras estrategias terapéuticas que se orienten a solucionar enfermedades visuales.
Referencia
Human brain organoids assemble functionally integrated bilateral optic vesicles. Gabriel et al. Cell Stem Cell (2021).DOI:https://doi.org/10.1016/j.stem.2021.07.010
Foto: organoide cerebral con copas ópticas: los «ojos» aparecen espontáneamente de acuerdo a plazos similares a los que se registran en el desarrollo de un embrión humano natural. Crédito: Gabriel et al.
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