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Crean mini-cerebros en 3D que funcionan pero no piensan

Son laboratorios de bajo coste para investigación biomédica


Investigadores de EE.UU. han descrito un método relativamente sencillo para crear mini-cerebros en 3D, esferas de tejido del sistema nervioso central, que funcionan pero no piensan. El avance podría proporcionar un banco de pruebas en 3D de bajo coste y fácil de hacer para la investigación biomédica.




Los investigadores han creado minicerebros de neuronas. Imagen: Laboratorio Hoffman-Kim. Fuente: Universidad de Brown.
Los investigadores han creado minicerebros de neuronas. Imagen: Laboratorio Hoffman-Kim. Fuente: Universidad de Brown.
Investigadores de la Universidad de Brown (Rhode Island, EE.UU.) han descrito un método relativamente accesible para hacer una esfera de tejido del sistema nervioso central, que funciona pero no piensa. El avance podría proporcionar un banco de pruebas en 3D de bajo coste y fácil de hacer para la investigación biomédica.

Las pequeñas bolas de cerebro de Brown no realizan ninguna reflexión, pero producen señales eléctricas y forman sus propias conexiones neuronales -sinapsis-, lo que las convierte en bancos de pruebas fácilmente fabricables para la investigación en neurociencias, dicen los autores.

"Creemos que es una manera de tener un mejor modelo in vitro [de laboratorio] que tal vez pueda reducir el uso de animales", dice la estudiante de posgrado Molly Boutin, co-autora principal del artículo, publicado en la revista Tissue Engineering: Part C "Una gran parte del trabajo que se hace en este momento está en dos dimensiones, pero esta es una alternativa mucho más relevante para el apartado in vivo".

Sólo con una pequeña muestra de tejido vivo de un solo roedor pueden hacerse miles de mini-cerebros, dicen los investigadores en la información de Brown. La receta consiste en aislar y concentrar las células deseadas mediante centrifugación y en usar esa muestra refinada para sembrar el cultivo de células en un molde esférico de agarosa.

Los mini-cerebros, de alrededor de un tercio de milímetro de diámetro, no son los primeros o los más sofisticados cultivos de células de sistema nervioso central que funcionan, reconocen los investigadores, pero requiere menos pasos fabricarlos y utilizan materiales más fácilmente disponibles.

"Los materiales son fáciles de conseguir y los mini-cerebros son fáciles de hacer", dice la co-autora principal Yu-Ting Dingle, que los compara con las impresoras 3D que han proliferado en los últimos años, llegando a un mercado masivo.

Las esferas de tejido cerebral comienzan a formarse en el plazo de un día desde que los cultivos se siembran y forman complejas redes neuronales 3D en unas dos o tres semanas, muestra el trabajo.

25 centavos

El coste aproximado de cada nuevo mini-cerebro es del orden de 25 centavos, según la autora del estudio Diane Hoffman-Kim, profesora de farmacología, fisiología y biotecnología molecular y de ingeniería en Brown.

"Sabíamos que era un sistema de rendimiento relativamente alto, pero incluso nosotros nos sorprendimos del bajo coste cuando lo calculamos", diceHoffman-Kim.

Su laboratorio colaboró ​​con otros biólogos y bioingenieros de Brown para construir los mini-cerebros. Quería desarrollar un banco de pruebas para la investigación biomédica básica de su laboratorio. La estudiante Boutin estaba interesada, por ejemplo, en la construcción de cultivos celulares en 3D que funcionaran para estudiar cómo desarrollan los adultos las células madre neurales.

Propiedades

El método desarrolló mini-cerebros con varias propiedades importantes:

-Diversos tipos de células: los cultivos contienen tanto neuronas inhibidoras como excitadoras y diversas variedades de células neuronales de apoyo esenciales llamadas células gliales.

-Eléctricamente activo: las neuronas se disparan y forman conexiones sinápticas, produciendo redes complejas.

-3-D: Las células se conectan y comunican dentro de una geometría realista, en lugar de simplemente a través de una superficie plana como en un cultivo 2D.

-Densidad natural: Los experimentos mostraron que los mini-cerebros tienen una densidad de unos pocos cientos de miles de células por milímetro cúbico, que es similar a la de un cerebro de roedor natural.

-Estructura física: Las células del mini-cerebro producen su propia matriz extracelular, produciendo un tejido con las mismas propiedades mecánicas (blandura) que el tejido natural. Además los cultivos no se basan en materiales extraños tales como andamios de colágeno.

-Longevidad: En las pruebas, los tejidos cultivados viven por lo menos durante un mes.

Hoffman-Kim espera que los mini-cerebros puedan proliferar en muchos laboratorios diferentes, incluyendo los de investigadores que se planteen cuestiones sobre el tejido neuronal, pero no necesariamente tengan el grado de equipamiento de cultivos celulares y neurociencia que requieren otros métodos.

"Creemos que no haría falta equiparse con una instalación de microelectrónica, ni hacer disecciones de embriones con el fin de generar un modelo in vitro de cerebro", dice Hoffman-Kim.

Referencia bibliográfica:

Yu-Ting L. Dingle, Molly Elizabeth Boutin, Anda M. Chirila, Liane L. Livi, Nicholas R. Labriola, Lorin M. Jakubek, Jeffrey R. Morgan, Eric M. Darling, Julie A. Kauer, Diane Hoffman-Kim: 3D Neural Spheroid Culture: An In Vitro Model for Cortical Studies. Tissue Engineering Part C: Methods (2015). DOI: 10.1089/ten.TEC.2015.0135


Lunes, 5 de Octubre 2015
Universidad de Brown/T21
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