En lugar de utilizar células individuales, los científicos utilizaron pequeños trozos de tejido cerebral fetal para desarrollar minicerebros, que aproximadamente equivalen al tamaño de un grano de arroz.
Los científicos han desarrollado los primeros minicerebros del mundo en un avance que esperan que pueda revolucionar la neurociencia.
Los órganos tridimensionales, que son aproximadamente del tamaño de un grano de arroz, se cultivaron en un laboratorio utilizando tejido cerebral fetal humano procedente de material abortivo sano.
Los científicos del Centro de Oncología Pediátrica Princesa Máxima en los Países Bajos se propusieron hacer crecer un cerebro en el desarrollo temprano-medio y para ello utilizaron tejido cerebral de fetos abortados que se encontraban en el período gestacional de las semanas 12 a 15.
El equipo se sorprendió al descubrir que el tejido cerebral fetal era vital para el crecimiento de un minicerebro.
Hasta ahora, al cultivar otros miniórganos, los científicos descomponían los tejidos originales en células individuales utilizando células madre embrionarias o pluripotentes para crecer y replicar áreas específicas del cerebro.
Este descubrimiento llevó a los científicos a considerar el uso del miniórgano para modelar el cáncer cerebral y centrarse específicamente en cómo se desarrolla en los niños con la esperanza de que conduzca a una cura.
Los minicerebros (en la foto en primer plano) son aproximadamente del tamaño de un grano de arroz y pueden multiplicarse para futuros esfuerzos de investigación.
«Estos nuevos organoides derivados de tejido fetal pueden ofrecer conocimientos novedosos sobre lo que da forma a las diferentes regiones del cerebro y lo que crea la diversidad celular», según la Dra. Delilah Hendriks, líder de grupo del Centro Princesa Máxima de oncología pediátrica e investigadora postdoctoral en el Instituto Hubrecht y Oncode Investigator, quienes coescribieron el estudio.
Los donantes anónimos aceptaron que los científicos utilizaran el tejido únicamente con fines de investigación.
Los investigadores querían saber si podían crear un órgano en expansión a largo plazo con la misma complejidad celular que se encuentra en el cerebro humano.
Utilizando tejido cerebral fetal, el equipo cortó el tejido en trozos pequeños y los organizó en un plato antes de colocar los cultivos en un agitador orbital.
En los primeros cuatro a ocho días, los investigadores notaron que se formaban múltiples estructuras tridimensionales y continuaban creciendo, aunque todavía se parecían al tejido cerebral en apariencia.
El equipo descubrió que al dividir el organoide del cerebro fetal, se reformaría al doble de su tamaño original dentro de los 20 a 30 días posteriores al cultivo.
Este proceso completo continuó durante ocho meses, y los minicerebros finalmente crecieron hasta alcanzar un tamaño de 1.500 centímetros cúbicos, momento en el que su crecimiento se desaceleró pero pudo mantenerse.
Luego, el equipo se centró en su objetivo principal de combatir el cáncer de cerebro y utilizó algunos de los organoides recién formados para desarrollar minitumores.
El equipo utilizó CRISPR-Cas9, una técnica de edición de genes, en una pequeña cantidad de células de los organoides para introducir un gen cancerígeno llamado TP53 para modelar el cáncer cerebral.
Crispr-Cas9 es una herramienta para realizar ediciones precisas en el ADN descubierto en bacterias.
Se necesitaron tres meses para que el gen se apoderara completamente de las células sanas, replicando las mismas características de las células cancerosas típicas y mostrando el potencial para la investigación de fármacos contra el cáncer.
Sus hallazgos, publicados en la revista revisada por pares. Celúlareveló que podría ser posible utilizar los organoides para buscar una cura para el cáncer y «podría revolucionar la investigación del cerebro».
«Los organoides cerebrales procedentes del tejido fetal son una herramienta nueva e inestimable para estudiar el desarrollo del cerebro humano», afirmó la coautora, la Dra. Benedetta Artegiani.
«Nuestro nuevo modelo cerebral derivado de tejido nos permite comprender mejor cómo el cerebro en desarrollo regula la identidad de las células.
Cuatro imágenes ampliadas de partes de diferentes organoides cerebrales fetales humanos. Se tiñen diferentes marcadores neuronales, que representan su heterogeneidad y arquitectura celular.
El equipo compartió imágenes que muestran cómo crecieron los tejidos en el transcurso de 25 días.
«También podría ayudar a comprender cómo los errores en ese proceso pueden conducir a enfermedades del desarrollo neurológico como la microcefalia, así como a otras enfermedades que pueden derivarse de un desarrollo descarrilado, incluido el cáncer cerebral infantil».
Casi 16.000 niños entre el nacimiento y los 19 años son diagnosticados con cáncer en los EE.UU. cada año, 4.000 de los cuales son diagnosticados con tumores cerebrales y de médula espinal.
Los tumores cerebrales y de médula espinal representan aproximadamente uno de cada cuatro cánceres infantiles, y aproximadamente uno de cada cuatro niños diagnosticados con cáncer cerebral no lo sobrevive, según la Sociedad Estadounidense del Cáncer.
Por esta razón, el Centro Princesa Máxima dice estar motivado para encontrar una solución y cree que desarrollar con éxito los minicerebros acercará a los científicos un paso más a una cura.
‘Trabajamos juntos con pasión y sin límites todos los días para mejorar la tasa de supervivencia y la calidad de vida de los niños con cáncer. Ahora, y a largo plazo, afirmó el Centro Princesa Máxima y agregó: ‘Porque los niños tienen toda la vida por delante’.
