Unos modelos organoides cerebrales de infecciones víricas aportan información sobre el desarrollo del cerebro humano
Aunque el estudio de organismos modelo, tales como los ratones, ha aportado a los investigadores valiosa información sobre los principios subyacentes al desarrollo del cerebro humano, algunos mecanismos parecen ser exclusivos de nuestra especie. El proyecto Spindle Brain Organoid, que contó con el apoyo de la Unión Europea, utilizó organoides cerebrales (estructuras orgánicas tridimensionales que incluyen neuronas y células troncales neurales) para investigar el desarrollo del cerebro. El proyecto utilizó modelos organoides para estudiar las infecciones víricas del cerebro, investigando cómo se concentran los virus en las células troncales neurales humanas y, de este modo, afectan a su habilidad de generar neuronas. Los hallazgos contribuyen a explicar cómo las infecciones víricas pueden dañar al cerebro de los fetos y por qué estas infecciones son especialmente peligrosas durante el embarazo. A través de estos modelos de infección, ahora se puede comprender mejor cómo se propagan los virus en el interior del cerebro y desarrollar estrategias para contener las infecciones, además de contribuir al diseño de tratamientos antivirales selectivos. Esta investigación se ha llevado a cabo con el apoyo del programa Marie Skłodowska-Curie.
La neurogénesis en una placa
La técnica de modelización «in vitro» de los organoides cerebrales tridimensionales, desarrollada en el laboratorio Knoblich que albergó el proyecto, puede replicar algunos de los mecanismos de la neurogénesis humana. Esto incluye las vías de diferenciación a través de las cuales las células madre pluripotentes comienzan a especializarse. Las células troncales neurales están presentes en una fase temprana del desarrollo y se mantienen durante varias rondas de división celular, dando lugar a todas las neuronas del cerebro. Cabe destacar que los organoides cerebrales no solo constituyen una importante fuente de neuronas y células troncales neurales, sino que también reproducen la organización espacial de las células observada en el cerebro durante su desarrollo. Esto ofrece un valioso modelo del cerebro humano. «La técnica también sirve para la manipulación experimental y la edición génica humana, así que permite comprobar funcionalmente el papel de los genes humanos y de los defectos genéticos humanos en el proceso de la neurogénesis», añade la investigadora Veronica Krenn.
Introducción de cargas virales
Guiados por el descubrimiento de que el virus del Zika podía centrarse en células troncales neurales humanas y modificar su comportamiento durante la neurogénesis, provocando microcefalia (una cabeza pequeña) en recién nacidos, los investigadores introdujeron infecciones virales en modelos organoides cerebrales para rastrear su impacto. El análisis inmunohistoquímico de organoides de control e infectados permitió identificar el emplazamiento de las células madre, qué células estaban infectadas y el impacto de la infección sobre ellas (por ejemplo, si la infección las mataba). El equipo comprobó la habilidad de los virus, incluido el de Zika, de infectar organoides y afectar a células troncales neurales, así como el efecto de tales infecciones sobre el comportamiento y supervivencia de las células troncales neurales y el crecimiento de los organoides. Asimismo, investigaron los mecanismos antivirales que adoptan las células troncales neurales para combatir la infección. «Estos modelos se pueden utilizar para estudiar diversas infecciones e identificar estrategias para limitar la propagación vírica con el fin de reducir los daños neurológicos provocados por estas infecciones», comenta Krenn. «La realización de pruebas adicionales con nuestros modelos "in vitro" podría desvelar nuevos tratamientos con fármacos antivirales para evitar las complicaciones neurológicas asociadas con estas infecciones». El siguiente paso será la utilización de estas diferentes plataformas de infección para desarrollar tratamientos específicos para los virus con el objetivo de combatir las infecciones y limitar los daños cerebrales.
Palabras clave
Spindle Brain Organoid, células troncales neurales, cerebro, Zika, virus, neurológico, tratamientos con fármacos, análisis inmunohistoquímico, organoides, neurogénesis, infección
