Organoides cerebrales humanos: modelos complejos y prometedores para estudiar el cerebro
El Instituto de Salud Carlos III (ISCIII) dispone de varios equipos implicados en el estudio y desarrollo de organoides, y una de estas líneas de trabajo se centra en los organoides cerebrales.
En este sentido, las Unidades de Regeneración Neural y Biología Computacional de la Unidad Funcional de Investigación en Enfermedades Crónicas (UFIEC) del ISCIII han publicado un nuevo trabajo sobre los avances recientes en la tecnología de organoides cerebrales humanos.
Estos organoides son sistemas tridimensionales (3D) cultivados en el laboratorio capaces de recapitular aspectos clave del desarrollo y funcionamiento del cerebro humano. El artículo que resume estos avances, publicado en la revista Neural Regeneration Research, destaca el enorme potencial que presentan estos modelos para comprender mejor cómo se forma el cerebro humano y cómo se ve alterado en diversas enfermedades neurológicas.
Raquel Coronel e Isabel Liste, de la UFIEC-ISCIII, explican que a diferencia de los modelos animales tradicionales, “los organoides cerebrales humanos ofrecen una aproximación más precisa y ética al estudio de trastornos como el autismo, la epilepsia o enfermedades neurodegenerativas como Alzheimer y Parkinson”.
Nuevos enfoques
Además, señalan que su capacidad para imitar las etapas tempranas del desarrollo cerebral humano permite observar procesos biológicos difíciles de estudiar de otra forma, abriendo la puerta a nuevos enfoques en diagnóstico y tratamiento.
En esta revisión, las autoras aportan una descripción acerca de los diferentes tipos de protocolos que existen en la actualidad para generar diversos tipos de organoides cerebrales humanos.
Además, resumen sus aplicaciones para el estudio de patologías cerebrales, entre ellas enfermedades del neurodesarrollo, psiquiátricas, neurodegenerativas, tumores cerebrales y enfermedades infecciosas, y explican sus posibilidades en cribado de fármacos y ensayos toxicológicos. Este trabajo también resalta algunos de los enfoques que se persiguen a través del uso de la bioingeniería y trata los principales desafíos actuales de estos modelos de estudio.
Avances en marcha y limitaciones que superar
El artículo, además, repasa el conocimiento científico en cuestiones como embriogénesis, desarrollo de líneas celulares, protocolos existentes, tipos de organoides cerebrales, estudios en combinación de organoides (asembloides) y trasplantes de organoides, y posibles aplicaciones en enfermedades como esquizofrenia, Alzheimer, Huntington, tumores cerebrales y patologías infecciosas.
De manera complementaria, la revisión cita algunas de las limitaciones y retos que el desarrollo de organoides cerebrales humanos tiene por delante. Entre ellos está garantizar la presencia de células inmunitarias como la microglía, y la falta de sistemas vasculares que, por estrés celular, dificultan la especificación de los tipos celulares y la maduración de los organoides. La dificultad de reproducir circuitos neuronales complejos también puede complicar el estudio de trastornos cerebrales de aparición tardía.
En todo caso, los continuos avances científicos están permitiendo mejoras en otro de los grandes retos, la vascularización de los organoides y su influencia en el desarrollo, maduración y supervivencia a largo plazo de los cultivos. Los progresos en ingeniería de tejidos, nuevos biomateriales y biología molecular de células madre están dejan entrever estrategias prometedoras.
Medicina regenerativa
Cuando estos avances tomen forma, no sólo mejorará la generación de modelos de organoides para estudiar el cerebro y su desarrollo, sino que también podrían tener aplicaciones en medicina regenerativa, el estudio de la fisiopatología de las enfermedades neurológicas y el ensayo de nuevos fármacos y compuestos para el futuro tratamiento de estas enfermedades.
Estas investigaciones están coordinadas desde las citadas Unidades de Regeneración Neural y de Biología Computacional de la UFIEC-ISCIII, y han sido financiados con ayudas del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, y con fondos del propio Instituto. Los servicios de generación y caracterización de organoides cerebrales se ofertan en la Plataforma BioPlat del ISCIII.
Referencia del artículo:
Coronel R, González-Sastre R, Mateos-Martínez P, Maeso L, Llorente-Beneyto E, Martín-Benito S, Costa Gagosian VS, Foti L, González-Caballero MC, López-Alonso V, Liste I. Human cerebral organoids: Complex, versatile, and human-relevant models of neural development and brain diseases. Neural Regen Res. 21(3), 837-854. doi: 10.4103/NRR.NRR-D-24-01639. https://doi.org/10.4103/NRR.NRR-D-24-01639.
