Luns 26 Febreiro 2024

Neuronas humanas implantadas en ratas responden a estímulos visuais

Investigadores estadounidenses conseguen que só tres meses despois do transplante, os animais xa poidan responder a luces intermitentes

Un equipo científico da Universidade de Pensilvania (UPenn), liderado polo neurocirurxián Isaac Chen, demostrou que os organoides cerebrais —grupos de neuronas cultivadas en laboratorio— poden integrarse en cerebros de ratas e responder a estímulos visuais como luces intermitentes. Os resultados do traballo preséntanse esta semana na revista Cell Stem Cell.

Estudos previos xa probaran que se podían integrar neuronas individuais humanas en cerebros de roedores e, máis recentemente, demostrouse que os organoides cerebrais humanos poden trasplantarse en ratas que acaban de nacer. Con todo, aínda está por explorar se estes enxertos poden integrarse funcionalmente no sistema visual de cerebros adultos lesionados.

“Estudamos o transplante de organoides no cerebro dunha rata adulta”

ISAAC CHEN, neurocirurxián e líder do traballo

Agora, explica Chen a SINC, “en lugar de estudar o transplante de organoides no cerebro postnatal temperán intacto, fixémolo no dunha rata adulta, no que se formou unha cavidade de lesión visual por aspiración. Trátase fundamentalmente dun modelo diferente que se centra nas lesións cerebrais e nas estratexias de reparación”.

“Tamén examinamos a cortiza visual —subliña o investigador—, porque ten múltiples niveis de respostas neuronais que nos permiten determinar o grao de integración dos organoides co cerebro hóspede. Ademais das respostas á luz intermitente, tamén observamos que un subconxunto de neuronas organoides respondía a orientacións específicas da estimulación luminosa. Esa función denomínase ‘selectividade de orientación’ e é unha característica única e de orde superior da cortiza visual”.

Unha arquitectura que se asemella ao cerebro

O equipo centrouse non só en transplantar células individuais, senón tecido. “Os organoides cerebrais teñen unha arquitectura que se asemella ao cerebro. Así puidemos observar neuronas individuais dentro desta estrutura para comprender mellor a integración dos organoides transplantados”, asegura Chen.

Os investigadores cultivaron no laboratorio neuronas derivadas de células nai humanas, durante uns 80 días, antes de enxertalas nos cerebros das ratas adultas que sufriran lesións na cortiza visual.

Ao cabo de tres meses, os organoides enxertados integráronse no cerebro dos roedores: vacularizáronse, medraron en tamaño e número, enviaron proxeccións neuronais e formaron sinapses coas neuronas do hóspede.

“Un bo número de neuronas dentro do organoide respondían a orientacións específicas da luz”

ISAAC CHEN, neurocirurxián e líder do traballo

O equipo utilizou virus marcados con fluorescencia que saltaban ao longo das sinapses, de neurona a neurona, para detectar e rastrexar as conexións físicas entre o organoide e as células cerebrais da rata hóspede. “Inxectando un destes marcadores víricos no ollo do animal, puidemos rastrexar as conexións neuronais a partir da retina”, explica o investigador, “e o trazador conseguiu chegar ata o organoide”.

A imaxe mostra un marcador neuronal en vermello, un marcador nuclear en azul e o anticorpo específico humano STEM121 en verde, que mostra un organoide trasplantado e as súas proxeccións. / Jgamadze et al

A continuación, os autores utilizaron sondas de eléctrodos para medir a actividade das neuronas do organoide mentres as ratas eran expostas a luces parpadeantes e barras brancas e negras alternas. “Vimos que un bo número de neuronas respondían a orientacións específicas da luz, o que evidencia que estes organoides eran capaces non só de integrarse co sistema visual, senón de adoptar ademais funcións moi concretas da cortiza visual”, comenta Chen.

Grao sorprendente de integración en tres meses

Ao equipo sorprendeulle o nivel de incorporación dos enxertos en só tres meses. “Non esperabamos ver este grao de integración funcional tan pronto”, afirma o líder do traballo, “houbo outros estudos sobre o transplante de células individuais que mostran que mesmo 9 ou 10 meses despois de transplantar neuronas humanas a un roedor, aínda non están completamente maduras”.

“Os tecidos neuronais poderían ter o potencial de reconstruír zonas do cerebro lesionado”

ISAAC CHEN, neurocirurxián e líder do traballo

“Os tecidos neuronais poderían ter o potencial de reconstruír zonas do cerebro lesionado”, afirma Chen, quen adianta: “Non desciframos todo, pero este é un primeiro paso. Agora queremos entender como se poderían utilizar os organoides noutras zonas do córtex, non só no visual, e chegar a comprender as regras que guían a forma en que as neuronas organoides se integran no cerebro para poder controlar mellor ese proceso e facer que ocorra máis rapidamente”.

Chen recoñece que esta investigación é aínda moi experimental e que as expectativas son aínda a longo prazo. “Creo que son necesarias melloras na composición celular e na estrutura das versións actuais de organoides, así como unha maior comprensión do proceso de integración, antes de que podamos pensar nunha translación real aos pacientes. Estamos ao principio do camiño, pero son moi optimista sobre o potencial desta estratexia”, conclúe.


Referencia: Structural and functional integration of human forebrain organoids with the injured adult rat visual system (Publicado en Cell Stem Cell)

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.

Relacionadas

O cerebro ten a súa propia wifi: comunicacións sen cable do sistema nervioso

Científicos deseñan os primeiros mapas das conexións 'wireless' nun ser vivo mudando a comprensión do funcionamiento neuronal

Describen como a información sensorial se transmite entre os hemisferios do cerebro

Detallan por primeira vez o "efecto espello" que permite aos dous lados procesar os datos dos sentidos de forma continua e actuar como un só

Que nos fai humanos? Así o revelará o maior ‘atlas’ das células cerebrais

Científicos de todo o mundo presentan o primeiro borrador do mapa das células do cerebro, onde aparecen máis de 3.000 tipos diferentes

Os tumores cerebrais interfiren na comunicación entre neuronas

Investigadores españois acaban de descubrir por que case a metade dos pacientes con metástase no cerebro ven afectada a súa capacidade cognitiva