Estudio reciente sobre organoides del cerebro y el autismo

Según Wikipedia, “El cultivo celular es el proceso mediante el que células… pueden cultivarse en condiciones controladas”. En cuanto a las células del cerebro (las neuronas) no hay tal cosa como el cultivo de una célula neuronal. Las neuronas, con el fin de sobrevivir y diferenciarse, necesitan la presencia de otras neuronas, por lo que se necesita un número mínimo de ellas para un cultivo exitoso. Estos grupos o nidos de células pueden adquirir una arquitectura tridimensional cuando se utiliza un aparato especial denominado un biorreactor de rotación. En esencia, el grupo de células resultante tiene un parecido a órganos en miniatura (también llamados organoides) con diferentes tipos de células y características anatómicas más complejas que las que se encuentran en los cultivos celulares regulares.

La técnica para el desarrollo de organoides del cerebro tan sólo se estableció recientemente (2013) por Madeline Lancaster. Estos organoides se cree que modelan directamente el desarrollo del cerebro, especialmente su corteza cerebral. La semana pasada un grupo de investigadores, dirigidos por una científica de la Universidad de Yale, Flora Vaccarino, utilizo organoides cerebrales para investigar alteraciones en la función génica durante el desarrollo del cerebro en un pequeño grupo de individuos con trastorno del espectro autista (TEA). Los resultados mostraron que los organoides derivados de los sujetos ASD tenían anormalidades de la proliferación celular y diferenciación que finalmente resultaron en un exceso de neuronas inhibidoras, así como sus proyecciones.

Las neuronas de forma agregada en estas culturas pueden tener poca semejanza con los circuitos observado en el cerebro humano. Tomo excepción a aquellos individuos que utilizan esta técnica para explorar el desarrollo de aquellos eventos altamente orquestados que conducen a la formación de la corteza cerebral. En los mamíferos, la corteza cerebral resulta, en parte, de la convergencia de las corrientes migratorias radiales y tangenciales que forman minicolumnas y díadas de células excitatorias-inhibidoras. La agregación que se observa en organoides, sólo se ve en condiciones anormales en el cerebro humano. El resultado final de estas agregaciones artificiales son configuraciones nucleares que tienen poca semejanza con la corteza cerebral. Aun así, la idea de simplificar la investigación en el autismo mediante el estudio de un modelo reduccionista del cerebro es encomiable. Hay muchas limitaciones para los estudios post mortem, incluyendo el número total de muestras disponibles y los múltiples factores de confusión provocados por el uso de medicamentos y las condiciones rodearon la muerte de los sujetos. Los organoides cerebrales superan muchas de estas limitaciones, permiten el uso de técnicas moleculares y solicitan una estrecha observación de etapas de desarrollo de otro modo no disponibles a los investigadores.

El estudio realizado por Vaccarino y colegas proporciona información valiosa sobre el autismo sugiriendo un sesgo a favor de la producción de neuronas inhibitorias causadas por un gen en particular (FOXG1). Esto puede resultar en una respuesta mal adaptativa en el cerebro humano ya que estas neuronas supernumerarias no pueden integrarse adecuadamente en la circuitería existente. Esto se ve muy comúnmente en los trastornos de neurodesarrollo que afectan a la proliferación de las células precursoras y su posterior migración a la corteza cerebral. En lugar de un aumento en la inhibición, una disminución de la misma se sugiere por la presencia de convulsiones y anormalidades sensoriales. Las implicaciones de este estudio son increíblemente grandes y significativas.

Referencia

Mariani and Coppola et al. FOXG1-Dependent Dysregulation of GABA/Glutamate Neuron Differentiation in Autism Spectrum Disorders. Cell; DOI: 10.1016/j.cell.2015.06.034 (open access)

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