Cómo la innovación en células madre ha avanzado la investigación en neurociencia

Uno de los factores clave en el estudio del cerebro humano es tener la capacidad de realizar investigaciones sobre el funcionamiento real del tejido cerebral humano. Como resultado, se llevan a cabo muchos estudios científicos en roedores como un sustituto de los mamíferos. El inconveniente de este enfoque es que los cerebros de los roedores son diferentes en estructura y función. Según Johns Hopkins, estructuralmente, el cerebro humano tiene aproximadamente un 30 por ciento de neuronas y un 70 por ciento de glía, mientras que el cerebro de ratón tiene la proporción opuesta [1]. Los investigadores del MIT descubrieron que las dendritas de las neuronas humanas transportan señales eléctricas de manera diferente a las neuronas de los roedores [2]. Una alternativa innovadora es cultivar tejido cerebral humano utilizando tecnología de células madre.

Las células madre son células no especializadas que dan lugar a células diferenciadas. Es un descubrimiento relativamente reciente que se remonta a los años 80. Las células madre embrionarias fueron descubiertas por primera vez en 1981 por Sir Martin Evans de la Universidad de Cardiff, Reino Unido, y luego en la Universidad de Cambridge, premio Nobel de Medicina en 2007 [3].

En 1998, James Thomson de la Universidad de Wisconsin en Madison y John Gearhart de la Universidad Johns Hopkins de Baltimore cultivaron en un laboratorio células madre embrionarias humanas aisladas [4].

Ocho años más tarde, Shinya Yamanaka de la Universidad de Kyoto en Japón descubrió un método para transformar las células de la piel de ratones en células madre pluripotentes utilizando un virus para introducir cuatro genes [5]. Las células madre pluripotentes tienen la capacidad de convertirse en otros tipos de células. Yamanaka, junto con John B. Gurdon, ganó el Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2012 por el descubrimiento de que las células maduras pueden reprogramarse para convertirse en pluripotentes [6]. Este concepto se conoce como células madre pluripotentes inducidas o iPSC.

En 2013, un equipo de investigación europeo de científicos, dirigido por Madeline Lancaster y Juergen Knoblich, desarrolló un organoide cerebral tridimensional (3D) utilizando células madre pluripotentes humanas que “crecían hasta unos cuatro milímetros de tamaño y podían sobrevivir hasta 10 meses . [7] ". Este fue un gran avance ya que los modelos de neuronas anteriores se cultivaron en 2D.

Más recientemente, en octubre de 2018, un equipo de científicos dirigido por Tufts cultivó un modelo 3D de tejido cerebral humano que exhibía actividad neuronal espontánea durante al menos nueve meses. El estudio fue publicado en octubre de 2018 en ACS Biomaterials Science & Engineering, una revista de la American Chemical Society [8].

Desde el descubrimiento inicial de células madre en ratones hasta el crecimiento de modelos de redes neuronales humanas en 3D a partir de células madre pluripotentes en menos de 40 años, el ritmo del avance científico ha sido exponencial. Estos modelos de tejido cerebral humano en 3D pueden ayudar a avanzar en la investigación para descubrir nuevos tratamientos para el Alzheimer, el Parkinson, el Huntington, la distrofia muscular, la epilepsia, la esclerosis lateral amiotrófica (también conocida como ELA o enfermedad de Lou Gehrig) y muchas otras enfermedades y trastornos del cerebro. Las herramientas que utiliza la neurociencia para la investigación están evolucionando en sofisticación, y las células madre juegan un papel importante en la aceleración del progreso en beneficio de la humanidad.

Copyright © 2018 Cami Rosso Todos los derechos reservados.

2. Rosso, Cami. "¿Por qué el cerebro humano exhibe una inteligencia superior?" Psicología Hoy. 19 de octubre de 2018.

3. Universidad de Cardiff. "Sir Martin Evans, Premio Nobel de Medicina". Consultado el 23 de octubre de 2018 en http://www.cardiff.ac.uk/about/honours-and-awards/nobel-laureates/sir-martin-evans

4. Vistas del corazón. "Cronología de células madre". 2015 Abr-Jun. Recuperado el 23 de octubre de 2018 de https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4485209/#

5. Scudellari, Megan. "Cómo las células iPS cambiaron el mundo". Naturaleza. 15 de junio de 2016.

6. El Premio Nobel (2012-10-08). “El Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2012 [Presione soltar]. Consultado el 23 de octubre de 2018 en https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2012/press-release/

7. Rojahn, Susan Young. "Los científicos cultivan tejidos cerebrales humanos en 3-D". Revisión de tecnología del MIT. 28 de agosto de 2013.

1. Cantley, William L .; Du, Chuang; Lomoio, Selene; DePalma, Thomas; Peirent, Emily; Kleinknecht, Dominic; Hunter, Martin; Tang-Schomer, Min D .; Tesco, Giuseppina; Kaplan, David L. " Modelos funcionales y sostenibles de redes neuronales humanas en 3D a partir de células madre pluripotentes ”.ACS Biomaterials Science & Engineering, una revista de la American Chemical Society. 1 de octubre de 2018.