Estructuras de cuatro milímetros son equivalentes al cerebro de un embrión humano con nueve semanas, pero no están organizados. Paso pionero ayudó a entender las causas fisiológicas de la microcefalia.
Son estructuras que están a años luz de desarrollar algo parecido como el pensamiento, y si miramos un poco la placa de laboratorio , difícilmente reconoceríamos el cuerpo con circunvoluciones grises extrañas que está dentro de nuestras cabezas. Pero los nuevos minicérebros producidos con células madre humanas en un laboratorio austríaco son lo más cercano que hemos logrado con el órgano que nos da la conciencia, la memoria, la cognición o las emociones .
Los autores, que publican el trabajo en la edición de hoy de la revista Nature , explican que estas minicérebros sirven como modelos para el estudio de la complejidad del cerebro humano y se dan cuenta de la causa de enfermedades como la microcefalia . En el futuro, el equipo espera utilizar para entender las raíces de la esquizofrenia o para probar fármacos.
Después de todo , ¿qué tiene de especial el cerebro humano ? Tal vez el órgano más complejo del reino animal. Durante millones de años, obtuvo un volumen sin precedentes en comparación con el tamaño de nuestro cuerpo. Además, cuenta con varias regiones y nos permite un cierto grado de conciencia y la razón no hemos encontrado otro ser. Pero aún estamos lejos de comprender la base fisiológica de estas capacidades o se producen errores en los problemas de desarrollo a aparecer tan radical como microcefalia, o enfermedades complejas como la esquizofrenia.
El equipo de Juergen Knoblich, del Instituto de Biotecnología Molecular de la Academia Austriaca de Ciencias en Viena, capaz de crear un modelo del cerebro humano que puede ayudar a responder algunas de estas preguntas. Las estructuras de los científicos del cerebro tienen cuatro milímetros, con tejidos que se han identificado como de la corteza cerebral , la retina o las meninges. Estas estructuras han alcanzado una fase de desarrollo equivalente al cerebro de un embrión de nueve semanas.
Estos minicérebros se construyeron de forma independiente a partir de células madre embrionarias – embrión humano eliminado – y las células madre pluripotentes inducidas – gen obtenido mediante la reprogramación de células adultas . Tanto las células madre embrionarias se inducen como la capacidad de diferenciarse en cualquier tipo de tejido .
Los científicos comenzaron colocando las células en una cultura en la que se dividieron para formar una pequeña bola con células extrañas y las células internas. Entonces cambiado la forma en la que las bolas estaban tan sólo sobreviven las células extrañas , que finalmente se diferencian en neuroepitelio – tejido embrionario que más tarde dar lugar al cerebro .
Luego , esta tela colocado en la parte superior de un molde . Por lo tanto , el neuroepitelio cultiva en un molde que tiene la forma conducente al tejido para diferenciar en el cerebro . Aquí, los investigadores comenzaron las estructuras para biorreactores , en los que se agitaron nutrientes y oxígeno , por lo que todas las células se alimentaron . Después de 30 días , el tejido ha crecido a los cuatro milímetros de diámetro .
Si pensamos en el desarrollo embrionario humano, desde una cierta altura de los vasos sanguíneos crecen en el cerebro, regar con oxígeno y nutrientes y permitir que se siga desarrollando . En el laboratorio , nada imitó el sistema vascular . Por lo tanto , aunque los científicos minicérebros mantienen viva durante los 12 meses estructuras no han pasado los cuatro centímetros, y las células internas muerto.
Por lo tanto , minicérebros todavía estaban lejos de alcanzar los seis capas de la corteza cerebral y muy distantes de un circuito de cerebro verdadera , que en los seres humanos permite la cognición . Pero el equipo observó Juergen Knoblich diferenciación de las células nerviosas, la migración y la aparición de las sinapsis . Y vio que no había un desarrollo de estructuras auto – organizadas del cerebro, el cual , a pesar de que no estaban dispuestos a nivel anatómico como en el embrión , ahora se puede estudiar .
El equipo también produce células madre mini- cerebro de personas con microcefalia (que tienen el cerebro más pequeño de lo habitual ) , en este caso asociado con la mutación de un gen . De este modo, pudieron observar diferencias en el desarrollo de la corteza cerebral en relación con las personas sanas. Los minicérebros que crecieron a partir de las células de estas personas también eran más pequeñas . Las células se originan a partir de las neuronas pronto neuroepitelio .
En el futuro, Juergen Knoblich quieren estudiar las enfermedades más comunes, como la esquizofrenia «, cuyos primeros problemas que aún se producen durante el desarrollo embrionario del cerebro», dijo en una conferencia de prensa de la Naturaleza . Este modelo es compatible con el equipo pondrá a prueba nuevos medicamentos.
En un comentario en la revista Nature , Oliver Brüstle , de la Universidad de Bonn , Alemania, encontró que » este artículo pone [ el minicérebros ] Mapa de las herramientas de investigación de la biología del desarrollo y de la biomedicina «.
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