¿Podrían los 'mini-cerebros' reemplazar modelos animales en el laboratorio?

Los modelos animales para la enfermedad son una parte esencial de los ensayos con medicamentos, al menos por ahora. Una nueva investigación sobre una forma novedosa de producir células cerebrales podría conducir a una forma más rentable y ética de probar las drogas del futuro.
Las aplicaciones para el mini cerebro abarcan casi la totalidad de la investigación neurofarmacológica.
Crédito de la imagen: Dr. Thomas Hartung, Escuela de Salud Pública Johns Hopkins Bloomberg

Los ensayos con animales son casi tan antiguos como la ciencia médica en sí, pero su historia y utilidad no les impide ser un tema controvertido.

Cualquier ruta posible para minimizar su uso se persigue incesantemente.

Cientos de miles de animales se utilizan para la investigación neurológica anualmente. Sin embargo, alrededor del 95% de las drogas que muestran éxito en animales no funcionan en humanos.

La investigación pionera en el crecimiento del tejido cerebral en funcionamiento espera reemplazar nuestra dependencia de las criaturas.

Los investigadores de la Facultad de Salud Pública Bloomberg de la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore, MD, esperan que sus nuevos mini-cerebros eventualmente reemplacen la investigación neurológica basada en animales estándar.

El nacimiento del mini cerebro

El Centro para Alternativas a Pruebas con Animales (CAAT) en Johns Hopkins ha estado a la vanguardia de los métodos de cultivo celular durante 35 años. El Dr. Thomas Hartung y su equipo en CAAT están trabajando para desarrollar cerebros en miniatura que consisten en neuronas interconectadas genuinas que funcionan.

Actualmente, los cultivos de células humanas consisten en un solo tipo de célula, y esas células no están interconectadas de ninguna manera. Las células a menudo se generan a partir de un tumor resecado o de células madre embrionarias, que tienen sus propios problemas éticos.

Los mini cerebros innovadores del Dr. Hartung están cortados de una tela diferente. Se construyen utilizando células de la piel de pacientes sanos "reprogramados" para convertirse en células madre. Como tales, estas células, conocidas como células madre pluripotentes inducidas (iPSCs), eluden el campo minado ético.

Las células están genéticamente adaptadas para entrar en un estado de células madre embrionarias y estimuladas para crecer en células cerebrales.

Tamaño, uso y practicidad

Se espera que estas bolas de células sean útiles para investigar la etiología y el tratamiento de muchas enfermedades, como el Alzheimer, el Parkinson y el autismo. Los proyectos que usan los mini-cerebros para estudiar infecciones virales, traumas y accidentes cerebrovasculares, ya están en marcha.

Los mini-cerebros, de solo 350 ?m de ancho, consisten en 10,000-20,000 células cerebrales individuales. Alrededor de 100 de estos grupos idénticos de células pueden crecer fácilmente en una sola placa de Petri. A diferencia de los cultivos celulares estándar, contienen una gama de células cerebrales conectadas que funcionan, incluidos astrocitos y oligodendrocitos.

Los mini-cerebros imitan al cerebro embrionario, y los investigadores pueden observar el crecimiento de las vainas de mielina del nervio y observar a medida que desarrollan señales eléctricas espontáneas.

El Dr. Hartung está solicitando la patente de los mini-cerebros y ha creado una empresa llamada ORGANOME para comercializarla y venderla a los laboratorios.

En cualquier tipo de investigación, el costo siempre será una preocupación; Noticias médicas hoy preguntó el Dr. Hartung cómo estos cerebros en miniatura se compararían financieramente con el uso de los modelos de ratón existentes. Dijo que "no se ha establecido un precio para los mini-cerebros, pero estará en el rango de una rata de laboratorio ($ 20-30)".

Por supuesto, el costo de la rata en sí es solo una pequeña parte del costo de una prueba con animales. El Dr. Hartung continúa explicando que "un estudio de neurotoxicidad del desarrollo, para el cual nuestro modelo está predestinado, usa 1.400 ratas y cuesta alrededor de $ 1.4 millones por una sustancia". Tomar malas decisiones en pruebas de medicamentos puede ser increíblemente costoso.

El futuro del mini cerebro

El equipo espera que el futuro del mini-cerebro sea brillante. Los usos potenciales son legión y los desarrollos que utilizan nuevos tipos de células abrirán las posibilidades aún más.

Al usar células de la piel de individuos con enfermedades genéticas, los investigadores podrán experimentar en líneas celulares con cambios genéticos específicos. El Dr. Hartung cree que los cerebros serán útiles en la investigación de drogas ilícitas, cigarrillos electrónicos, agentes químicos de amenaza y modelos de infección de enfermedades.

MNT preguntó si el equipo planeaba aumentar el tamaño de los cerebros en el futuro para agregar niveles adicionales de complejidad. El Dr. Hartung dijo:

"El primer problema es el suministro de oxígeno y nutrientes en el centro. Nos detenemos en un tamaño donde esto no es limitante. El desarrollo continuo del cerebro también conduce a la formación de muchas estructuras, lo que dificulta su control.

Cada mini cerebro es entonces un individuo. Nuestras bolas de células, después de 10 semanas, son homogéneas e idénticas, una gran ventaja para comparar los efectos de las sustancias ".

El futuro del mini cerebro ciertamente parece brillante. Una selección fácilmente replicable de células neuronales idénticas, enviadas a su laboratorio por el precio de un mouse. Tal vez esto podría significar el final para ensayos con animales en la investigación neurológica.

MNT recientemente cubrió la investigación sobre cómo los cerebros en miniatura cultivados a partir de células de la piel podrían proporcionar información sobre el autismo.

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