Por primera vez, los científicos han creado en el laboratorio un pequeño modelo tridimensional de las primeras etapas de desarrollo del sistema nervioso central humano.
El nuevo modelo es único organoide – Un modelo 3D en miniatura hecho de tejido vivo y diseñado para imitar las complejidades únicas de los órganos humanos. Estos órganos en miniatura están destinados a capturar la biología humana de una manera más precisa. Modelos animales tradicionales Puede funcionar con aplicaciones potenciales para el descubrimiento y desarrollo de fármacos. Por ejemplo, estos modelos ayudan a los investigadores a predecir con mayor precisión si los medicamentos en proceso de investigación tendrán éxito en personas que en placas de laboratorio y ratones.
En los últimos años se han desarrollado algunos organoides. Corazones palpitando pequeño testiculos. Además, Organoides cerebrales Ya se ha cultivado antes, pero los científicos detrás del nuevo modelo dicen que es la primera vez que simulan las tres divisiones del cerebro y la médula espinal de un embrión en el laboratorio. Describen sus hallazgos en un artículo publicado el lunes (26 de febrero) en la revista. la naturaleza.
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El equipo espera que el modelo pueda utilizarse para mejorar la comprensión de los científicos sobre las enfermedades cerebrales que surgen durante las primeras etapas del desarrollo. Estos pueden incluir, por ejemplo, la microcefalia.
«Este sistema es realmente sorprendente», dijo en un comunicado Orly Rainer, coautor principal del estudio y profesor de neuroquímica en el Instituto Weizmann de Ciencias en Israel. «Nunca antes se había creado un modelo que imitara esta estructura y organización, y ofrece muchas posibilidades para estudiar el desarrollo del cerebro humano y, especialmente, las enfermedades del desarrollo cerebral».
Se desarrolló un nuevo modelo utilizando humanos. Células madre pluripotentes, es decir, células capaces de convertirse en cualquier tipo de célula del cuerpo. Primero, las células madre se dispusieron para formar una fila de 4,39 cm (1,73 pulgadas) de largo y 0,018 cm (0,007 pulgadas) de ancho. Se parecía en forma y tamaño al tubo neural, pero no coincidía exactamente con la estructura inicial. el cerebro Y se forma la médula espinal: está presente en un embrión humano de 4 semanas.
Luego, el equipo alineó estas células con pequeños canales llamados dispositivo de microfluidos. Expusieron las células a diversas sustancias químicas a través de estos canales, empujando a las células a crecer y formar una estructura tridimensional que se asemeja al núcleo inicial. Sistema nervioso.
Los científicos agregaron un gel que impulsó a las células madre a especializarse en células que luego formarían neuronas, las células transmisoras de señales del sistema nervioso.
Durante un período de 40 días, las células del organoide se autoorganizan en estructuras que se asemejan a las primeras etapas del desarrollo del cerebro y la médula espinal en el embrión humano. Esto implicó la creación de estructuras llamadas Cerebro anterior, mesencéfalo y rombencéfalo, así como la médula espinal..
En esta etapa, los orgánulos imitan fielmente el rango de desarrollo observado en un embrión de 11 semanas y, dentro de las células, se activan genes de desarrollo específicos asociados con esta etapa de desarrollo.
El equipo reconoció algunas limitaciones de su nuevo modelo. Por ejemplo, el tubo neural de un organoide se ve muy diferente al de un ser humano, porque el modelo no está preparado para estudiar los trastornos causados por el desarrollo incompleto del tubo neural. Estos trastornos incluyen defectos de nacimiento. Espina bífida.
Sin embargo, con mayores mejoras, los investigadores esperan que el modelo pueda usarse para estudiar diversas enfermedades del cerebro humano utilizando células madre recolectadas directamente de los pacientes. Si logran conectar las neuronas dentro de los orgánulos en circuitos, podrán arrojar luz. Condiciones como accidente cerebrovascularEn este caso, el cerebro ya no puede enviar señales de movimiento a la médula espinal, escribió en un comunicado.
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