En un estudio reciente, publicado en la revista Células madremini-cerebros, cultivados en el laboratorio a partir de células madreEspontáneamente desarrollaron estructuras rudimentarias similares a ojos. En estos diminutos organoides cerebrales derivados de humanos, cultivados in vitroCientíficos del Hospital Universitario de Düsseldorf (Alemania) han observado el crecimiento bilateral de dos copas oculares simétricas, reflejo del desarrollo de las estructuras oculares en embriones humanos. Este increíble resultado puede mejorar nuestra comprensión del proceso de diferenciación y desarrollo de los ojos, así como de los mecanismos que subyacen a muchas enfermedades oculares.
"Nuestro trabajo pone de relieve la notable capacidad de los organoides cerebrales para generar estructuras sensoriales primitivas sensibles a la luz que albergan tipos celulares similares a los que se encuentran en el cuerpo humano". - afirma el neurocientífico Jay Gopalakrishnan, del Hospital Universitario de Düsseldorf."Estos minicerebros serán útiles para estudiar las interacciones cerebro-ojo durante el desarrollo embrionario. También proporcionarán un modelo para estudiar trastornos congénitos de la retina y generar células retinianas específicas de pacientes para pruebas de fármacos personalizadas y trasplantes".
Los organoides cerebrales no son cerebros reales. Se trata de pequeñas estructuras tridimensionales cultivadas a partir de células madre pluripotentes inducidas -células extraídas de seres humanos adultos y reprogramadas en células madre- que tienen el potencial de diferenciarse en muchos tipos de tejidos.
En este caso concreto, se empujó a las células madre a crecer y diferenciarse en tejido cerebral. Estos "minicerebros" se utilizan con fines de investigación cuando el uso de cerebros vivos reales sería imposible, o al menos complicado desde el punto de vista ético. Sirven, por ejemplo, para probar respuestas a fármacos u observar el desarrollo celular en determinadas condiciones adversas.
En investigaciones anteriores, otros científicos habían utilizado células madre embrionarias para cultivar vasos ópticos, las estructuras a partir de las cuales se originan los globos oculares durante el desarrollo embrionario. Y otros grupos habían desarrollado estructuras ópticas similares a partir de células madre pluripotentes inducidas. En lugar de cultivar estas estructuras directamente, el equipo de Gopalakrishnan se propuso cultivarlas como parte integrante de organoides cerebrales, con la ventaja de poder observar cómo los dos tipos de tejido podían crecer juntos e interactuar.
"El desarrollo del ojo es un proceso complejo y entenderlo podría proporcionar una mejor comprensión de las bases moleculares de las enfermedades de la retina". - escriben los investigadores en su artículo. "Por ello, es crucial estudiar las vesículas ópticas, presentes en las primeras fases del desarrollo embrionario del ojo, cuyo extremo proximal está unido al cerebro anterior, esencial para la correcta formación de las estructuras oculares.
En trabajos anteriores, durante el desarrollo de organoides, los científicos ya habían observado la presencia de células retinianas, pero éstas no habían desarrollado estructuras ópticas. Por ello, el equipo cambió el protocolo experimental y, mediante la adición de acetato de retinol al medio de cultivo, ayudó a la diferenciación ocular. En estas condiciones, los minicerebros formaron copas ópticas ya a los 30 días de desarrollo, y las estructuras eran claramente visibles a los 50 días, lo que coincide con el momento de desarrollo del ojo en el embrión humano, lo que significa que estos organoides podrían ser útiles para estudiar los entresijos de este proceso.
También hay otras implicaciones: las copas ópticas obtenidas en este estudio contenían distintos tipos de células retinianas, organizadas en redes neuronales, que respondían a la luz e incluso contenían una lente y tejido corneal. Por último, las estructuras mostraban conectividad retiniana con regiones de tejido cerebral. En el cerebro de los mamíferos, las fibras nerviosas de las células ganglionares de la retina se extienden para conectar con sus dianas cerebrales, algo que nunca antes se había demostrado en un sistema in vitro", dijo Gopalakrishnan.
Estos resultados demostraron ser reproducibles: de los 314 organoides cerebrales cultivados por el equipo, 73% desarrollaron vasos ópticos. El equipo de investigación espera desarrollar nuevas estrategias para mantener estas estructuras en cultivo a escalas de tiempo más largas, con el fin de llevar a cabo investigaciones más profundas.
"Se pueden desarrollar organoides cerebrales que contengan vesículas ópticas que muestren tipos celulares neuronales altamente especializados, lo que allana el camino para la generación de organoides personalizados y láminas de epitelio retiniano para trasplante". - escribieron los científicos en su artículo - "También creemos que estos organoides de nueva generación serán útiles para estudiar las retinopatías que surgen en las primeras fases del neurodesarrollo.
Bibliografía
Dr. Carmelo Chines
Director responsable
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