La investigación de la esquizofrenia se sumerge en la placa de Petri
"Obviamente, no queremos extraer las células cerebrales de alguien para experimentar, por lo que recrear las células cerebrales del paciente en una placa de Petri es la mejor opción para fines de investigación y detección de drogas", dijo el líder de la investigación Gong Chen, Ph. D., profesor de biología en Penn State University.
"La parte más emocionante de esta investigación es que ofrece la promesa de modelar directamente la enfermedad, lo que permite la creación, en una placa de Petri, de neuronas humanas maduras que se comportan de manera muy similar a las neuronas que crecen naturalmente en el cerebro humano".
Chen cree que el método podría conducir a tratamientos personalizados para pacientes individuales basados en su propia información genética y celular. Dijo que, en investigaciones anteriores, los científicos habían encontrado una manera de reprogramar las células de la piel de los pacientes para convertirlas en células madre pluripotentes no especializadas o indiferenciadas (iPSC).
"Una célula madre pluripotente es una especie de pizarra en blanco", dijo Chen. “Durante el desarrollo, estas células madre se diferencian en muchos tipos de células especializadas, como una célula muscular, una célula cerebral o una célula sanguínea. Entonces, después de generar iPSC a partir de células de la piel, los investigadores pueden cultivarlas para convertirlas en células cerebrales o neuronas, que pueden estudiarse de manera segura en una placa de Petri ".
Ahora, en el nuevo estudio, los investigadores han encontrado una manera de diferenciar las iPSC en neuronas humanas maduras de manera mucho más efectiva, generando células que se comportan como neuronas en el cerebro. Chen explicó que, en su entorno natural, las neuronas siempre se encuentran muy cerca de las células en forma de estrella llamadas astrocitos, que abundan en el cerebro y ayudan a las neuronas a funcionar correctamente.
"Debido a que las neuronas están adyacentes a los astrocitos en el cerebro, predijimos que este contacto físico directo podría ser una parte integral del crecimiento y la salud neuronal", dijo Chen.
Para probar esta hipótesis, el equipo comenzó cultivando células madre neurales derivadas de iPSC, que son células madre que tienen el potencial de convertirse en neuronas. Estas células se cultivaron sobre una capa de astrocitos de una célula de grosor para que los dos tipos de células se tocaran físicamente entre sí.
“Descubrimos que estas células madre neurales cultivadas en astrocitos se diferenciaban en neuronas maduras de manera mucho más efectiva”, dijo Chen, comparándolas con otras células madre neurales que se cultivaron solas en una placa de Petri. “Era casi como si los astrocitos estuvieran animando a las células madre, diciéndoles qué hacer y ayudándolas a cumplir su destino de convertirse en neuronas”.
A continuación, los investigadores utilizaron una técnica de registro de electrofisiología para mostrar que las células cultivadas en astrocitos tenían muchos más eventos sinápticos: señales enviadas desde una célula nerviosa a las otras. Luego, después de solo una semana, las neuronas recién diferenciadas comenzaron a disparar potenciales de acción, la rápida señal de excitación eléctrica que ocurre en todas las neuronas del cerebro.
Finalmente, los investigadores agregaron células madre neurales humanas a una mezcla con neuronas de ratón. “Descubrimos que, después de solo una semana, había mucha 'conversación cruzada' entre las neuronas del ratón y las neuronas humanas”, dijo Chen.
Explicó que la "conversación cruzada" ocurre cuando una neurona contacta a sus vecinas y libera un neurotransmisor para modular la actividad de su vecino.
"Los investigadores anteriores solo podían obtener células cerebrales de pacientes fallecidos que habían padecido enfermedades como el Alzheimer, la esquizofrenia y el autismo", dijo Chen. "Ahora, los investigadores pueden tomar células de la piel de pacientes vivos, un procedimiento seguro y mínimamente invasivo, y convertirlas en células cerebrales que imitan la actividad de las propias células cerebrales del paciente".
Con este método, los médicos sabrían cómo un determinado fármaco afectaría las células cerebrales de un paciente en particular, sin siquiera probar el fármaco, eliminando el riesgo de efectos secundarios graves.
“El paciente puede ser su propio conejillo de indias para el diseño de su propio tratamiento, sin tener que experimentarlo directamente”, dijo.
Fuente: Stem Cell Research
