Los organoides siguen dando de qué hablar en el campo de la óptica y la oftalmología. Meses atrás hablamos del importante logro de hacer llorar a un modelo de glándulas lagrimales humanas cultivado en un laboratorio. Ahora los investigadores demuestran que es posible desarrollar organoides cerebrales capaces de desarrollar una estructura ocular conocida como copa óptica.

En su artículo en la revista Cell Stem Cell describen cómo usaron células madre pluripotentes inducidas por humanos (iPSC) para cultivar los organoides de forma exitosa. Y, más importante aún, destacan su utilidad para ayudar a estudiar las interacciones cerebro-ojo y probar tratamientos para enfermedades oculares.

Intentos previos por generar copas ópticas artificialmente

En el pasado, las copas ópticas se producían a partir de células madre pluripotentes con el objetivo de generar una retina pura, esa capa de tejido sensible a la luz que se encuentra en la parte posterior del ojo.

Retina de un ojo.

En algún momento, los investigadores usaron células madre embrionarias humanas para generar la copa óptica vinculada a la retina. Otros demostraron que es posible generar dichas estructuras a partir de las iPSC partiendo de células adultas modificadas genéticamente de un estado pluripotente de tipo embrionario.

Pero, hasta ahora, las copas ópticas, así como otras estructuras tridimensionales de la retina, no se habían integrado funcionalmente en los organoides cerebrales. Y es bien sabido que los organoides cerebrales constituyen una recurso poderoso para el estudio de diferentes aspectos del desarrollo humano y el transcurso de enfermedades.

En un esfuerzo por lograr precisamente esto, los investigadores aplicaron un enfoque que desarrollaron previamente para convertir las células iPSC en tejido neural. Sin embargo, el nuevo objetivo apuntaba a producir organoides cerebrales que produjeran copas ópticas.

Organoides cerebrales capaces de formar copas ópticas, una gran hazaña

Organoide cerebral con copas ópticas formadas.
Un organoide cerebral con copas ópticas. Crédito: Elke Gabriel/Cell Stem Cell.

Los experimentos dieron buenos resultados. 30 días después de su inicio, los organoides empezaron a formar la estructura ocular primitiva, que maduró hasta convertirse en un tejido visible a los 50 días.

Partiendo de 16 lotes independientes provenientes de cuatro donantes de iPSC, los científicos lograron generar 314 organoides cerebrales. 72 por ciento de estos formaron las copas ópticas que contenían diversos tipos de células retinianas que formaban redes neuronales eléctricamente activas que además eran sensibles a la luz.

“En el cerebro de los mamíferos, las fibras nerviosas de las células ganglionares de la retina se extienden para conectarse con sus objetivos cerebrales, un aspecto que nunca antes se había mostrado en un sistema in vitro”, afirma el autor principal, Jay Gopalakrishnan, del Hospital Universitario de Düsseldorf.

Un nuevo recurso para modelar trastornos congénitos de la retina

Etapas de la formación de la copa óptica en organoides cerebrales.
Resumen gráfico de la formación de las vesículas ópticas en organoides cerebrales. Crédito: Elke Gabriel/Cell Stem Cell.

Por tanto, uno de los grandes aportes de este estudio es la posibilidad de generar estructuras sensoriales primitivas que responden a la luz y además albergan tipos de células similares a las que se encuentran dentro del cuerpo humano.

En este caso particular, los organoides cerebrales capaces de producir copas ópticas pueden ayudar a estudiar el desarrollo de las interacciones óculo-cerebrales durante la etapa embrionaria. También podrían ser útiles, como es costumbre, para modelar trastornos congénitos de la retina y generar células retinianas específicas en las que se puedan probar fármacos e incluso trasplantes.

Con este hallazgo, los investigadores planean explorar la posibilidad de mantener las copas ópticas durante largos períodos de tiempo. De este modo, esperan poder usarlas para estudiar los mecanismos que subyacen los trastornos de la retina.

Referencia:

Human brain organoids assemble functionally integrated bilateral optic vesicles. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1934590921002952

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