Las células madre pluripotentes inducidas por humanos iPSC se pueden usar para generar organoides cerebrales que contienen una estructura ocular llamada copa óptica, según un estudio publicado el 17 de agosto en la revista Célula madre celular . Los organoides se desarrollaron espontáneamente copas ópticas bilateralmente simétricas desde la parte frontal de la región similar al cerebro, lo que demuestra la capacidad intrínseca de autopatrón de las iPSC en un proceso biológico altamente complejo.
"Nuestro trabajo destaca la notable capacidad de los organoides cerebrales para generar estructuras sensoriales primitivas que son sensibles a la luz y albergan tipos de células similares a las que se encuentran en el cuerpo", dice el autor principal del estudio, Jay Gopalakrishnan, del Hospital Universitario Du? Sseldorf. "Estos organoidespuede ayudar a estudiar las interacciones cerebro-ojo durante el desarrollo del embrión, modelar los trastornos congénitos de la retina y generar tipos de células retinianas específicas del paciente para realizar pruebas de drogas personalizadas y terapias de trasplante ".
Muchos aspectos del desarrollo y las enfermedades del cerebro humano se pueden estudiar utilizando organoides cerebrales 3D derivados de células madre pluripotentes, que pueden dar lugar a todos los tipos de células en el cuerpo. Los investigadores utilizaron anteriormente células madre embrionarias humanas para generar la copa óptica, que dase elevan a la retina, la capa de tejido sensible a la luz en la parte posterior del ojo. Otro estudio demostró que se pueden generar estructuras en forma de copa óptica a partir de iPSC, que se derivan de células adultas que se han reprogramado genéticamente de nuevo en unestado pluripotente embrionario.
En el pasado, la producción de copas ópticas a partir de células madre pluripotentes se centraba en generar la retina pura. Hasta ahora, las copas ópticas y otras estructuras retinianas tridimensionales no se habían integrado funcionalmente en los organoides cerebrales.
Para lograr esta hazaña, Gopalakrishnan y su equipo modificaron un protocolo que desarrollaron previamente para convertir las iPSC en tejido neural. Los organoides del cerebro humano formaron copas ópticas, que aparecieron a los 30 días y maduraron como estructuras visibles en 50 días. Esta vezmarco es paralelo al del desarrollo de la retina en el embrión humano y podría hacer que ciertos tipos de experimentos de neurobiología del desarrollo sean más eficientes.
En 16 lotes independientes de cuatro donantes de iPSC, los investigadores generaron 314 organoides cerebrales, el 72% de los cuales formaron copas ópticas, lo que demuestra que el método es reproducible. Estas estructuras contenían diversos tipos de células retinianas, que formaban redes neuronales eléctricamente activas que respondían aLos organoides cerebrales de la copa óptica también contenían lentes y tejido corneal y exhibían conectividad retiniana con las regiones cerebrales ". En el cerebro de los mamíferos, las fibras nerviosas de las células ganglionares de la retina se extienden para conectarse con sus objetivos cerebrales, un aspecto que nunca antes se había mostradoen un in vitro sistema ", dice Gopalakrishnan.
En estudios futuros, planean desarrollar estrategias para mantener viables las copas ópticas durante largos períodos de tiempo, utilizándolas para investigar los mecanismos que causan trastornos de la retina.
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