Un modelo tridimensional de cerebro humano hecho en laboratorio podría cambiar radicalmente la forma en que se estudian enfermedades y condiciones como el autismo, el Alzheimer o la esquizofrenia. Investigadores de la Universidad Johns Hopkins han logrado cultivar un organoide cerebral que reproduce regiones clave del encéfalo humano y las conecta funcionalmente, todo en una estructura miniaturizada.
La novedad no está solo en su tamaño reducido, sino en su complejidad. El organoide, llamado MRBO por sus siglas en inglés (multi-region brain organoid), integra zonas como el cerebro anterior, el mesencéfalo, el rombencéfalo y un sistema vascular rudimentario, algo que nunca se había conseguido con esta fidelidad. Como resultado, el modelo reproduce hasta un 80 % de los tipos celulares presentes en el cerebro fetal humano, según demostraron mediante técnicas de secuenciación genética.
Una nueva generación de organoides cerebrales
Los organoides cerebrales no son algo nuevo en sí. Desde hace más de una década, se utilizan versiones simplificadas para observar el desarrollo del sistema nervioso o probar compuestos en laboratorio. Lo que cambia con los MRBO es su capacidad para representar de forma conjunta varias regiones del cerebro humano, incluyendo estructuras del tallo cerebral y vasos que imitan una barrera hematoencefálica primitiva.
Este nivel de integración es clave para estudiar enfermedades que no afectan solo una región del cerebro, como ocurre con muchos trastornos del espectro autista o enfermedades neurodegenerativas. En palabras del estudio: “Este es el nuevo nivel en organoides cerebrales, una gran mejora en el modelado del desarrollo del cerebro y de la fisiopatología fetal”.
La obtención de estos organoides requirió fusionar tres tipos distintos de tejidos derivados de células madre pluripotentes: cerebral, mid/hindbrain (mesencéfalo y rombencéfalo) y endotelial. La unión se llevó a cabo usando Matrigel, una matriz extracelular que actuó como soporte para facilitar la integración de los tejidos.
Cómo se forma un mini cerebro funcional
El proceso de formación del MRBO comienza con la diferenciación celular dirigida. Cada tipo de organoide se cultiva por separado: el cerebral con inhibidores duales de la vía SMAD, el vascular con estímulos que imitan la señalización del desarrollo del sistema circulatorio, y el del tallo cerebral con un cóctel específico de morfógenos.
A los 20 días, los tres tipos se fusionan y se mantienen en cultivo hasta los 60 días. Para verificar la integración, el equipo utilizó técnicas de secuenciación de ARN de núcleo único, que revelaron transcripciones genéticas específicas de cada región cerebral y una coexistencia armónica de tipos celulares especializados, incluyendo neuronas, células endoteliales y progenitores neurales.
Además, estas estructuras comenzaron a mostrar actividad eléctrica organizada y patrones de red neuronal, lo que sugiere un inicio de conectividad funcional. Este comportamiento es crucial para estudios que quieran modelar la comunicación entre regiones cerebrales, especialmente en enfermedades donde esa conexión se pierde o altera.
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