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Los investigadores desarrollan los organoids del cerebro que muestran la actividad de los nervios similar a los cerebros humanos de vida

Los investigadores en el centro amplio de Eli y de Edythe de la investigación regeneradora del remedio y de la célula madre en el UCLA han desarrollado organoids del cerebro -; 3D, cerebro-como las estructuras crecidas de las células madres humanas -; que las ondas ordenadas demostración de la actividad similares a ésas encontraron en cerebros humanos de vida.

Entonces, mientras que estudiaban los organoids crecidos de las células madres derivadas de pacientes con el síndrome de Rett del desorden neurológico, los científicos podían observar las configuraciones de las capturas que se asemejaban de la actividad eléctrica, un sello de la condición.

El estudio, publicado hoy en la neurología de la naturaleza del gorrón, ensancha el filete de las condiciones del cerebro que se pueden estudiar en organoids e ilustra más lejos el valor de estos modelos célula-basados humanos en la investigación de las causas subyacentes de las terapias potenciales de las enfermedades y de la prueba.

“Este trabajo demuestra que podemos hacer los organoids que se asemejan al tejido cerebral humano real y se pueden utilizar para replegar exacto ciertas características de la función y de la enfermedad del cerebro humano,” dijimos a Bennett Novitch, pieza del centro de investigación amplio de la célula madre y autor mayor del estudio.

Durante la última década, los investigadores han descubierto cómo tomar las células de la carrocería de una persona, tal como piel o glóbulos, los engatusan en el laboratorio para hacer células madres pluripotent inducidas, o células del IPS, y entonces ordenar esas células para formar cualquier tipo de célula encontró en la carrocería -; incluyendo las neuronas. Los científicos ahora pueden incluso animar a las células del IPS que agreguen en las formas tridimensionales, creando los organoids que observan más bién los órganos humanos miniatura que las células en un plato plano.

Ese avance ha permitido a científicos estudiar cómo las células de una persona pudieron ser diferentes que la norma, y realizar los experimentos que no son posibles en seres humanos vivos -; manipulando la genética de las células del riñón, o con organoids del pulmón para estudiar cómo COVID-19 infecta y daña los pulmones, por ejemplo.

Cuando se trata del cerebro humano, sin embargo, creando organoide que imita la complejidad estructural del órgano es determinado desafiadora. Conseguir las células ordenar como en un cerebro humano es apenas parte de la batalla.

Las células también deben conectar el uno con el otro y función como las neuronas en un cerebro humano. Las neuronas humanas sanas no sólo envían señales eléctricas en el cerebro en respuesta a estímulos pero también han coordinado ondas de oscilaciones de los nervios llamadas actividad o de ondas cerebrales. Las configuraciones distintas de ondas cerebrales se asocian a actividades específicas -; aprendizaje o el dormir, por ejemplo -; y las anormalidades en estas configuraciones pueden ser una indicación de la enfermedad.

“Con muchas enfermedades neurológicas, usted puede tener síntomas terribles pero el cerebro observa físicamente muy bien,” dijo al Dr. Ranmal Samarasinghe, pieza del centro de investigación amplio de la célula madre y primer autor del papel. “Tan poder buscar respuestas a las preguntas sobre estas enfermedades, es muy importante que con los organoids podemos modelar no apenas la estructura del cerebro pero de la función también.”

Después de producir una mezcla de los organoids del cerebro derivados de las células epiteliales de gente sana, Novitch, Samarasinghe, y los colegas en el centro intelectual y de desarrollo del UCLA de las incapacidades de investigación utilizaron dos diversas aproximaciones para estudiar las configuraciones de la actividad eléctrica dentro de ellas -; uno implicó el insertar de una antena en cada uno organoide a la actividad cerebral de la dimensión, la otra que miraba a las neuronas en la acción bajo un microscopio.

Algo de la información que él recopiló era relacionada con los científicos de los datos encontraría normalmente en las exploraciones de cerebro llamadas los electroencefalogramas o EEGs. El análisis mostró clases múltiples de oscilaciones de los nervios.

No había anticipado el alcance de las configuraciones de la oscilación que veríamos. Aprendiendo cómo controlar que la oscilación modela piezas de convicción organoides, podemos poder modelar eventual diversos estados del cerebro.”

Novitch, Samarasinghe, profesor de Ethel Scheibel de la neurología, Universidad de California - ciencias de la salud de Los Ángeles

Después, las personas desarrollaron organoids del cerebro usando las células de la gente con el síndrome de Rett, un desorden genético asociado a aprender retrasos, movimientos repetidores, y capturas. Mientras que los organoids aparecían normales en estructura y la organización, sus oscilaciones de los nervios eran anormales: Faltaron la variedad de oscilaciones demostradas en los organoids del non-Rett. En lugar, los organoids de Rett tenían rápidamente, actividad desorganizada como qué clínicos ven en EEGs de la gente con el síndrome de Rett y desordenes relacionados.

Cuando Novitch y Samarasinghe trataron los organoids de Rett con una droga experimental llamada Pifithrin-alfa, las configuraciones captura-asociadas de la actividad desaparecieron, y la actividad de los nervios de los organoids llegó a ser más normal.

El uso de organoids de estudiar desordenes del cerebro seguirá siendo limitado porque los organoids no repliegan cada aspecto de un cerebro humano -; faltan los vasos sanguíneos, por ejemplo -; y se asemejan a cerebros en el revelado temprano bastante que cerebros adultos. Pero el estudio del UCLA sugiere que podrían sin embargo ser utilizados para probar una amplia gama de funciones, de desordenes, y de drogas del cerebro que no se podrían estudiar con las neuronas en una placa de Petri.

“Éste es uno de los primeros ejemplos tangibles de la prueba de la droga en la acción en un cerebro organoide,” dijo a Samarasinghe, que es también profesor adjunto de la neurología. “Esperamos que sirva como progresión toxicológica hacia una mejor comprensión de la biología del cerebro humano y de la enfermedad de cerebro.”

Source:
Journal reference:

Samarasinghe, R. A., et al. (2021) Identification of neural oscillations and epileptiform changes in human brain organoids. Nature Neuroscience. doi.org/10.1038/s41593-021-00906-5.