Los organoides cerebrales autoorganizados con características específicas de los humanos predicen medicamentos eficaces para combatir la infección por el virus del Zika.

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Año de publicación:
2017
Autores:
Identificación de PubMed:
29020636
Resumen público:
El cerebro humano posee características estructurales y funcionales distintas que no se encuentran en las especies inferiores, como los ratones, que se utilizan con mayor frecuencia para modelar trastornos que afectan el desarrollo y la función del cerebro humano. En consecuencia, se ha prestado considerable atención al desarrollo de métodos para dirigir las células madre pluripotentes para que formen estructuras similares al cerebro humano denominadas organoides o "minicerebros". Si bien esta tecnología emergente ofrece muchas promesas para modelar una variedad de trastornos neuropsiquiátricos y del neurodesarrollo y puede ser aún más útil para el descubrimiento terapéutico, aún quedan muchos desafíos por resolver. Las técnicas de organoides, por ejemplo, suelen ser difíciles de implementar con muchas variabilidades relacionadas con las células iniciales utilizadas y una variedad de tamaños y características estructurales entre lotes y organoides individuales. Además, el crecimiento y la supervivencia del tejido a largo plazo han sido limitados, y no está claro en qué medida el tejido neural formado en los organoides coincide con el observado en el cerebro humano. En nuestro estudio describimos métodos de cultivo de organoides optimizados que producen de manera eficiente y confiable estructuras cerebrales corticales y subcorticales, y demostramos que son sorprendentemente similares a los del cerebro fetal humano juzgados según múltiples criterios. También mostramos que las neuronas dentro de los organoides son funcionales y exhiben actividades similares a las de una red, lo que abre la puerta a futuros estudios que busquen modelar enfermedades neurológicas. Por último, demostramos la utilidad del sistema organoide para investigar cómo el virus Zika, una amenaza emergente para la salud pública mundial, puede infectar y destruir progenitores neuronales en el cerebro en desarrollo e identificar varios medicamentos que pueden bloquear estos efectos dañinos.
Resumen científico:
La corteza cerebral humana posee características estructurales y funcionales distintas que no se encuentran en las especies inferiores utilizadas tradicionalmente para modelar el desarrollo y las enfermedades del cerebro. En consecuencia, se ha prestado considerable atención al desarrollo de métodos para dirigir las células madre pluripotentes para que formen estructuras similares al cerebro humano denominadas organoides. Sin embargo, muchos protocolos de diferenciación de organoides son ineficientes y muestran una marcada variabilidad en su capacidad para recapitular la arquitectura tridimensional y el curso de la neurogénesis en el cerebro humano en desarrollo. Aquí, describimos métodos de cultivo de organoides optimizados que producen de manera eficiente y confiable estructuras de ganglios basales y corticales similares a las del cerebro fetal humano in vivo. Las neuronas dentro de los organoides son funcionales y exhiben actividades similares a las de una red. Además, demostramos la utilidad de este sistema organoide para modelar los efectos teratogénicos del virus Zika en el cerebro en desarrollo e identificar más receptores de susceptibilidad y compuestos terapéuticos que puedan mitigar sus acciones destructivas.