Organoide cerebral

Un organoide cerebral o neuronal descriu un teixit cultivat artificialment, in vitro , que s'assembla a parts del cervell humà. Els organoides neuronals es creen cultivant cèlules mare pluripotentes en un cultiu tridimensional que pot mantindre's durant anys. El cervell és un sistema extremadament complex de teixits heterogéneus i consta d'una àmplia gama de neurones i cèlules gliales. Esta complexitat ha fet que estudiar-ho i comprendre cóm funciona siga una tasca difícil en la neurociencia, especialment quan es tracta de malalties del neurodesarrollo i neurodegenerativas. L'objectiu de crear un model neurològic in vitro és estudiar estes malalties en un entorn més definit. Este model 3D està lliure de moltes llimitacions potencials in viu. La diferent fisiologia entre els models humans i atres mamífers llimita l'alcanç dels estudis en animals sobre trastorns neurològics. Els organoides neuronals contenen varis tipos de cèlules nervioses i tenen característiques anatòmiques que recapitulen regions del sistema nerviós. Alguns organoides neurales són més similars a les neurones de la corfa cerebral. En alguns casos, a la retina, la mèdula espinal, el tàlem i l'hipocamp. Atres organoides neurales no estan guiats i contenen una diversitat de cèlules neurales i no neurales. Les cèlules mare tenen el potencial de convertir-se en molts tipos diferents de teixits i el seu destí depén de molts factors.

Archiu:Instructive growth factors regulating fate decisions in embryonic CAPS 27 Cs..jpg

Factors de creiximent instructivos que regulen les decisions de destí en NCSC embrionaris

Model de desenroll

L'us de cèlules mare pluripotentes humanes per a crear organoides neurales in vitro permet als investigadors analisar els mecanismes de desenroll actuals del teixit neural humà, aixina com estudiar les raïls de les malalties neurològiques humanes. Els organoides neuronals són una ferramenta d'investigació que s'utilisa per a comprendre cóm funciona la patologia de les malalties. Estos organoides es poden utilisar en experiments per als que els métodos in vitro actuals són massa simplistas, i al mateix temps són més aplicables als humans que els models de rosegadors o atres mamífers. Històricament, els principals alvanços en el funcionament del cervell han segut el resultat de l'estudi de lesions o trastorns en la funció del cervell humà. Un model del cervell humà in vitro permet alvançar en la nostra comprensió del sistema nerviós humà.

Métodos de cultiu

Archiu:Cerebral organoid flowchart.png

Este diagrama de fluix descriu els passos bàsics per a crear un organoide cerebral. El procés du mesos i el tamany del organoide es llimita a la disponibilitat de nutrients.

Un cos embrioide cultivat a partir de cèlules mare pluripotentes s'utilisa per a fabricar un organoide. Els cossos embrioides estan composts per tres tres capes: endodermo, mesodermo i ectodermo, que té el potencial de diferenciar-se en diferents tipos de teixit.

Un organoide cerebral es pot formar induint a les cèlules del ectodermo a diferenciar-se en organoides cerebrals. El procediment general es pot dividir en 5 passos. Es cultiven les primeres cèlules mare pluripotentes humanes. Després es cultiven fins a formar un cos embrioide. A continuació s'induïx al cultiu celular per a que forme un neuroectodermo. Després, el neuroectodermo es cultiva en una goteta de matrigel. El matrigel aporta nutrients i el neuroectodermo comença a proliferar i créixer. La replicació de regions cerebrals específiques en homòlecs organoides cerebrals es conseguix per mig de l'adició de senyals extracelulares a l'entorn organoide durant diferents etapes de desenroll; es va descobrir que estes senyals creen canvis en els patrons de diferenciació celular, lo que conduïx a la recapitulació de la regió cerebral desijada. L'inhibició de SMAD es pot utilisar en els processos habituals de cultiu de organoides cerebrals per a generar microglía en organoides cerebrals. La falta de vasculatura llimita el tamany que pot créixer el organoide. Esta ha segut la principal llimitació en el desenroll de organoides. L'us d'un biorreactor giratori pot millorar la disponibilitat de nutrients per a les cèlules dins del organoide per a millorar el desenroll del mateix. Els biorreactores giratoris s'han utilisat cada volta més en aplicacions de cultiu celular i creiximent de teixits. El reactor és capaç d'oferir temps de duplicació celular més ràpits, major expansió celular i majors components de la matriu extracelular en comparació a les cèlules cultivades estáticamente.