Un mini-cerebro como modelo de laboratorio para el estudio de las enfermedades priónicas
Hoy en día la comunidad científica se enfrenta a varios retos relacionados con la investigación de las enfermedades priónicas. Uno de los principales y más importante es aquel que está enfocado al estudio de cómo funcionan estas enfermedades humanas, también conocidas como Encefalopatías Espongiformes Transmisibles (EET); no disponemos de modelos de laboratorio (en el tubo de ensayo)que reproduzcan fielmente y en su totalidad la complejidad de estas enfermedades.
Hace unos días conocimos la noticia de que investigadores del Instituto Nacional de Salud de Estados Unidos (NIH, por sus siglas en inglés) han desarrollado el primer sistema organoide cerebral humano, o mini-cerebro, para el estudio de las enfermedades priónicas. Se trataría del modelo más cercano y parecido a un cerebro real que conocemos hasta la fecha.
Estos mini-cerebros son pequeñas esferas o bolas de células cerebrales humanas de tamaño muy pequeño, como un guisante, que muestran las principales características de un encéfalo humano, dado que su organización, estructura y señalización eléctrica son similares a las del tejido cerebral humano. Los organoides, además de estar compuestos de neuronas, las principales células del Sistema Nervioso Central (SNC), también contienen astrocitos y oligodendrocitos, otros tipos de células nerviosas. Estas últimas también podrían jugar un papel importante en el desarrollo de la enfermedad. Por todo ello, junto con que pueden sobrevivir en un ambiente controlado de laboratorio desde meses hasta años, estos modelos se están usando para el estudio de enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer o el síndrome de Down.
Los autores del estudio, publicado en la revista científica Acta Neuropathologica Communication, han desarrollado estos mini-cerebros usando células madres pluripotentes inducibles (células iPS, por sus siglas en inglés), derivadas de la piel (es decir, han sido capaces de convertir células de la piel en células del sistema nervioso). Los científicos fueron capaces de infectar estos organoides (a los 5 meses de edad) usando muestras de dos pacientes que presentaban dos subtipos de Enfermedad de Creutzfeldt–Jakob (ECJ) esporádica (sECJ), MV1 y MV2. Durante el transcurso de la investigación, los científicos monitorearon los mini-cerebros con el fin de confirmar la infección y buscar cambios en los parámetros asociados a la enfermedad. Así, fueron capaces de confirmar la enfermedad un mes después de la infección de los organoides y describieron cambios en el metabolismo y otros parámetros relacionados con la enfermedad y su progreso.
Por otro lado, una característica importante de la ECJ es la heterogeneidad de sus diferentes subtipos, lo que complica aún más el estudio y modelaje de dicha enfermedad. En este estudio, los autores observaron que los subtipos sECJ MV1 y sECJ MV2 afectan de forma diferente al mismo tipo de mini-cerebro. Observaron que los organoides infectados con el subtipo MV2 presentaban mayor actividad de siembra, parámetro relacionado con la propagación de la infección, que los infectados con el subtipo MV1. Por el contrario, los organoides infectados con MV1 mostraron más daños en el mini-cerebro que los infectados con MV2. Bradley R. Groveman y el resto de autores de este estudio indican que esta nueva tecnología de sistemas de organoides continúa en desarrollo y que puede ser de gran valor en el futuro, ayudando a entender por qué diferentes subtipos de una misma enfermedad afectan de forma específica a áreas concretas del cerebro y no a otras, así como arrojar luz sobre el mecanismo de propagación priónica entre células.
Por último, Groveman y colaboradores esperan aprender cómo prevenir el daño celular y restaurar las funciones cerebrales dañadas a causa de la enfermedad, aunque reconocen que este modelo, aun siendo prometedor, tiene ciertas limitaciones. Entre ellas, la alta heterogeneidad que presentan los mini-cerebros, la falta de vasos sanguíneos o la ausencia de otros tipos de células que suelen encontrarse en el cerebro, como la microglía. Aun así, estos nuevos mini-cerebros suponen un prometedor modelo para investigar los mecanismos de la enfermedad y, no menos importante, ensayar futuras terapias potenciales para las enfermedades priónicas.
También se encuentra en: https://asociacioncjd.org/2019/06/18/un-mini-cerebro-como-modelo-de-laboratorio-para-el-estudio-de-las-enfermedades-prionicas/