Modelado organoide de microcircuitos corticales humanos

Las enfermedades neurológicas se encuentran entre las afecciones médicas más debilitantes que afectan a millones de personas en todo el mundo. Existen pocos tratamientos eficaces en parte porque sabemos poco sobre las causas subyacentes de estas afecciones. Además, los esfuerzos por descubrir fármacos se han visto obstaculizados por nuestra dependencia de modelos animales que no logran recapitular las características más destacadas de las enfermedades humanas. En nuestro proyecto, hemos desarrollado tecnologías innovadoras para crear y estudiar estructuras similares al cerebro humano en 3D denominadas organoides o "minicerebros" a partir de células madre pluripotentes humanas derivadas de pacientes. Nuestros estudios muestran que las neuronas dentro de los organoides están activas y se interconectan para formar redes funcionales. Esta característica nos brinda una oportunidad sin precedentes de escuchar su conversación y preguntar cómo y por qué la comunicación neuronal difiere en diversos estados patológicos. En la primera etapa de nuestro proyecto, generamos organoides que representan diferentes regiones del cerebro y ensamblamos estas unidades para formar estructuras similares a un cerebro más completas. También desarrollamos un medio para medir las actividades de las redes neuronales en los organoides compuestos, lo que reveló la existencia de intrincadas actividades neuronales oscilatorias similares a las que se observan en el cerebro humano neonatal y adulto. Por último, evaluamos las actividades de las redes neuronales en organoides cerebrales derivados de pacientes afectados por el síndrome de Rett, un trastorno genético incurable que provoca problemas con el lenguaje, las funciones motoras, la cognición y las convulsiones. En los organoides de Rett, encontramos marcadas diferencias en las funciones de la red neuronal, incluida la pérdida de actividades oscilatorias observadas en los organoides de control y la aparición de estallidos de actividad de alta frecuencia que recuerdan a las ondas cerebrales asociadas con ataques epilépticos. Nuestros estudios demuestran colectivamente la complejidad de las actividades de las ondas cerebrales que se pueden lograr con nuestro sistema organoide cerebral y su utilidad para modelar trastornos neurológicos humanos para comprender mejor las causas fundamentales de estas afecciones y desarrollar terapias novedosas.