Estos tejidos proporcionan una herramienta valiosa para investigar y encontrar posibles tratamientos para diversas enfermedades cerebrales.
La comprensión de cómo operan las redes neuronales humanas es fundamental para investigar la salud y las enfermedades del cerebro; sin embargo, los modelos animales no pueden replicar con precisión el procesamiento de información de alto nivel del cerebro humano debido a las diferencias en la composición neuronal, la integración sináptica, la complejidad astrocítica y las redes neurales entre animales y humanos.
Sin embargo, un reciente hito científico demostró avances para el estudio del cerebro humano con una impresión de tejidos neuronales en realidad tridimensional que son funcionales para investigar en ellos y que ha sido publicado el 1 de febrero del 2024 por el Dr. Su-Chun Zhang en la revista científica Cell Stem Cell.
La base para innovar en neurología: tejidos en 3D
Para abordar la necesidad de tejido funcional para investigar enfermedades neurológicas, científicos han desarrollado una tecnología innovadora que permite crear tejido cerebral humano en 3D a partir de células madre pluripotentes humanas (hPSCs), un avance que utiliza biotecnología de bioprinting para ensamblar subtipos neuronales y gliales en tejidos neurales definidos.
“A diferencia de los métodos convencionales que implican el apilamiento vertical de capas de células, esta nueva técnica utiliza la impresión por extrusión para imprimir bandas de tejido neuronal y glial una al lado de la otra de manera horizontal”. Aseguran en el informe y según los autores este permite que las células formen conexiones funcionales tanto dentro de cada capa como entre ellas.
El innovador enfoque ofrece numerosas ventajas, incluida la capacidad de realizar fácilmente imágenes de células vivas y registros electrofisiológicos; y es un salto abismal a una nueva plataforma para investigar las complejidades de las redes neurales humanas y su papel en diversas condiciones de salud y enfermedad cerebral.
“La técnica de impresión brinda a los científicos más control sobre qué células terminan en qué parte del tejido final” Aseguró el Dr. Su-Chun Zhang , coautor principal del estudio y profesor de neurociencia y neurología en la Universidad de Wisconsin-Madison.
Los tejidos neurales impresos muestran una organización compleja de neuronas y astrocitos, con conexiones sinápticas y señalización de calcio entre ellas. Sin contar con que, se observa la capacidad de los astrocitos para reciclar neurotransmisores como el glutamato, lo que sugiere una funcionalidad madura.
Además de su utilidad para comprender el funcionamiento normal del cerebro, este avance también permite modelar procesos patológicos, como la enfermedad de Alexander, una enfermedad neurodegenerativa. Esto proporciona una herramienta valiosa para investigar y encontrar posibles tratamientos para diversas enfermedades cerebrales.
En resumen, este avance en la creación de tejido cerebral humano en 3D ofrece nuevas oportunidades para estudiar y abordar una amplia gama de condiciones de salud y enfermedad del cerebro.
Los investigadores detrás del proyecto destacan que el gel utilizado en la bioimpresión es suave, lo que impide la impresión vertical de múltiples capas de tejido. Mencionan que, se ha establecido un límite en el grosor de los tejidos impresos, aproximadamente 50 µm, con el objetivo de favorecer la formación de redes neuronales funcionales.
Una de las limitaciones más significativas es la incapacidad actual para orientar las neuronas maduras durante el proceso de impresión a pesar de que muchas de estas células exhiben una morfología piramidal; lo anterior resulta en la falta de la organización estructural propia en los organoides cerebrales naturales.
A pesar de estas limitaciones, el tejido impreso conserva algunas propiedades importantes, como las conexiones neuronales anatómicas y funcionales. Por otro lado, las células del tejido cerebral impreso maduran rápidamente y de manera sincronizada, lo que complementa los organoides cerebrales existentes.
Los investigadores esperan que con el continuo avance en la tecnología de bioimpresión, se puedan superar estas limitaciones y producir tejidos neurales humanos más sofisticados.
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