Los investigadores de la Universidad Johns Hopkins han creado el primer organoide cerebral completo del mundo que integra tejidos de todas las principales regiones cerebrales, con vasos sanguíneos rudimentarios y actividad neural que imita un cerebro fetal humano de 40 días. Publicado en Advanced Science, este avance podría transformar la forma en que los científicos estudian los trastornos neuropsiquiátricos y prueban nuevos tratamientos.
El organoide cerebral multi-regional (MRBO) representa un gran avance sobre los organoides cerebrales existentes, que típicamente replican solo regiones cerebrales individuales como la corteza o el mesencéfalo. “Hemos creado la próxima generación de organoides cerebrales”, dijo la investigadora principal Annie Kathuria, profesora asistente en el Departamento de Ingeniería Biomédica de Johns Hopkins. “La mayoría de los organoides cerebrales que ves en los artículos son de una región cerebral, como la corteza o el rombencéfalo o mesencéfalo. Hemos cultivado un organoide cerebral completo rudimentario”.
Construyendo un cerebro desde cero
Para crear el MRBO, el equipo de Kathuria primero cultivó células neurales de regiones cerebrales separadas y vasos sanguíneos rudimentarios en platos de laboratorio individuales. Usando proteínas pegajosas que actúan como “superpegamento” biológico, fusionaron estos componentes juntos, permitiendo que los tejidos formaran conexiones y comenzaran a producir actividad eléctrica como una red unificada.
El organoide resultante contiene de 6 a 7 millones de neuronas comparado con las decenas de miles de millones en cerebros adultos, pero mantiene aproximadamente el 80% de los tipos de células encontrados en el desarrollo temprano del cerebro humano. Los investigadores observaron la formación de una barrera hematoencefálica temprana, una capa protectora crucial que controla qué moléculas pueden entrar al tejido cerebral.
Abordando los fracasos de los ensayos clínicos
La innovación aborda un problema crítico en el desarrollo de medicamentos neuropsiquiátricos, donde las tasas de fracaso son particularmente devastadoras. Según datos de la industria, aproximadamente el 96% de los medicamentos neuropsiquiátricos fallan en ensayos clínicos, en comparación con aproximadamente el 85-90% de los medicamentos en general. Estos fracasos a menudo ocurren porque los investigadores dependen de modelos animales que no replican con precisión el desarrollo del cerebro humano y los mecanismos de las enfermedades.
“Enfermedades como la esquizofrenia, el autismo y el Alzheimer afectan a todo el cerebro, no solo a una parte del cerebro”, explicó Kathuria al Johns Hopkins Hub. “Si puedes entender qué sale mal temprano en el desarrollo, podríamos ser capaces de encontrar nuevos objetivos para el cribado de medicamentos”.
Alternativa Ética a los Estudios en Humanos
El organoide de cerebro completo ofrece a los investigadores una forma ética de estudiar el desarrollo y trastornos del cerebro humano sin procedimientos invasivos. “Necesitamos estudiar modelos con células humanas si queremos entender trastornos del neurodesarrollo o trastornos neuropsiquiátricos, pero no puedo pedirle a una persona que me deje echar un vistazo a su cerebro solo para estudiar el autismo”, señaló Kathuria.
La investigación abre posibilidades para la medicina personalizada, permitiendo a los científicos adaptar tratamientos a pacientes individuales mediante la observación de cómo se desarrollan trastornos específicos en tiempo real y probando si los tratamientos son efectivos.
Este enfoque podría mejorar significativamente las tasas de éxito de los ensayos clínicos al proporcionar modelos de cerebro humano más precisos para las pruebas de medicamentos en etapas tempranas.
Colabora Guillermo David Subreski Román
