Investigadores de la Escuela de Salud Pública Bloomberg de Johns Hopkins han demostrado el uso de "mini-cerebros" derivados de células madre para detectar efectos secundarios dañinos de un medicamento común en el cerebro en desarrollo. Los mini-cerebros son modelos en miniatura del cerebro humano, desarrolladoscon células humanas y apenas visibles para el ojo humano, cuyos mecanismos celulares imitan los del cerebro humano en desarrollo.
Los científicos, que publicarán sus hallazgos el 21 de febrero en Fronteras en neurociencia celular , usó los mini cerebros para determinar que el antidepresivo común paroxetina suprime el crecimiento de sinapsis o puntos de conexión entre las neuronas, y conduce a disminuciones significativas en una importante población de células de soporte. La paroxetina se vende bajo las marcas Paxil y Seroxat, entre otros.
La paroxetina, que puede atravesar la placenta en mujeres embarazadas, actualmente presenta una advertencia contra su uso al comienzo del embarazo, en gran parte debido a un riesgo conocido de defectos cardíacos y pulmonares. Algunos estudios epidemiológicos también han sugerido que la paroxetina aumenta el riesgo de autismo.Es probable que los nuevos hallazgos aumenten las preocupaciones sobre los efectos de este medicamento y otros de su clase en el cerebro en desarrollo.
Los autores del estudio dicen que los hallazgos sugieren que los mini cerebros cultivados en laboratorio, que llaman BrainSpheres, son una buena alternativa a las pruebas en animales tradicionales. En particular, pueden revelar drogas y otras sustancias químicas que son perjudiciales para los cerebros jóvenes.
"Existe una creciente preocupación de que tengamos una epidemia de trastornos del desarrollo neurológico, incluido el autismo, y que estos puedan ser causados por exposiciones a medicamentos comunes u otras sustancias químicas. Sin embargo, dado que las pruebas en animales tradicionales son tan caras, no hemos podidopara investigar adecuadamente esta cuestión ", dice el coautor principal Thomas Hartung, MD, presidente de Doerenkamp-Zbinden y profesor en el Departamento de Salud e Ingeniería Ambiental y director del Centro de Alternativas a las Pruebas en Animales en la Escuela Bloomberg.
Hartung y sus colegas desarrollaron los mini cerebros para modelar el desarrollo temprano del cerebro. Los pequeños grupos de tejido cerebral se forman tomando células de humanos adultos, a menudo de su piel, y transformándolas en células madre, y luego empujando bioquímicamente las células madrepara convertirse en células cerebrales jóvenes. Los mini cerebros forman una organización rudimentaria similar al cerebro durante un período de unos pocos meses. Debido a que están formados por células humanas, es más probable que predigan efectos sobre el cerebro humano, y porquepueden ser producidos en masa en el laboratorio, son mucho más baratos para trabajar que los animales.
Un conjunto de pruebas de toxicología animal para un solo químico cuesta alrededor de $ 1.4 millones en promedio, señalan los autores, lo que explica por qué la gran mayoría de los químicos utilizados en drogas y otros productos de consumo nunca han sido probados para toxicidad. En contraste, las pruebas de toxicidadusar mini cerebros cuesta solo unos pocos miles de dólares.
En el nuevo estudio, los científicos utilizaron mini cerebros para evaluar los efectos del neurodesarrollo de la paroxetina. Esta y otros antidepresivos de su clase, conocidos como ISRS o inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina, se encuentran entre los medicamentos más comúnmente recetados del mundo, lo que representaal menos cientos de millones de recetas anuales.
El equipo de investigación expuso los mini cerebros a dos concentraciones diferentes de paroxetina durante ocho semanas a medida que se desarrollaron los grumos de tejido. Ambas concentraciones estaban dentro del rango terapéutico para los niveles sanguíneos del medicamento en humanos. En los experimentos, los investigadores también usaron dosdiferentes conjuntos de mini-cerebros, cada uno derivado de una célula madre diferente.
Los científicos descubrieron que si bien la paroxetina no parecía tener un efecto significativo para matar las neuronas, a una concentración más alta redujo los niveles de una proteína llamada sinaptofisina, un componente clave y marcador de sinapsis hasta en un 80 por ciento. La paroxetina redujo los nivelesde otros dos marcadores relacionados con la sinapsis también. De manera similar, el equipo observó que la paroxetina redujo el crecimiento normal de las estructuras llamadas neuritas, que eventualmente se convierten en tallos de salida y ramas de entrada en forma de raíz de neuronas maduras. Finalmente, los investigadores notaron que la paroxetinamini-cerebros expuestos expuestos con hasta un 75 por ciento menos de oligodendrocitos, las células de soporte que son cruciales para el "cableado" cerebral adecuado, que los controles.
Estos efectos sugieren que el medicamento podría dificultar la formación normal de interconexiones entre las neuronas en desarrollo, un resultado que posiblemente podría ser la base del autismo u otros trastornos.
El estudio también muestra el potencial más amplio de las pruebas basadas en mini-cerebros para detectar los efectos adversos de las drogas en el cerebro en desarrollo.
"En este informe, pudimos demostrar que las pruebas con mini cerebros pueden revelar efectos del desarrollo neurológico relativamente sutiles, no solo efectos obvios, de un químico", dice Hartung. "Si la paroxetina causa autismo ha sido un debate de una década de duración, que no se pudo resolver con pruebas en animales o análisis epidemiológicos. Por lo tanto, vemos los mini cerebros como tecnología para una evaluación más amplia de los riesgos de los fármacos y productos químicos comunes, incluidos los que podrían estar contribuyendo a la epidemia de autismo ".
Hartung y sus colegas recibieron recientemente una subvención de la Agencia de Protección Ambiental de EE. UU. Para desarrollar su tecnología como alternativa a la experimentación con animales.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Escuela de Salud Pública Bloomberg de la Universidad Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :