Un modelo tridimensional de organoides cerebrales —un minicerebro en una placa— copia las estructuras del cerebro humano y brinda una nueva estrategia científica para explorar la patología de la enfermedad de Alzheimer, según un estudio de Mayo Clinic publicado en Nature Communications.
La investigación muestra que el minicerebro es un sistema tridimensional de organoides cerebrales derivados de células madre e inducidas que ofrece una nueva forma de analizar los factores de riesgo genético relacionados con la enfermedad de Alzheimer.
La enfermedad de Alzheimer, según especifica el sitio médico MedLinePlus, es la forma más común de demencia entre las personas mayores. La demencia es un trastorno cerebral que afecta gravemente la capacidad de una persona de llevar a cabo sus actividades diarias.
Comienza lentamente. Primero afecta las partes del cerebro que controlan el pensamiento, la memoria y el lenguaje. Las personas con el mal pueden tener dificultades para recordar cosas que ocurrieron en forma reciente o los nombres de personas que conocen. Un problema relacionado, el deterioro cognitivo leve, causa más problemas de memoria que los normales en personas de la misma edad. Muchos, pero no toda la gente con deterioro cognitivo leve, desarrollarán Alzheimer.
Con el tiempo, los síntomas del Alzheimer empeoran, detalla el NIH, Instituto Nacional sobre el Envejecimiento de los Estados Unidos. Las personas pueden no reconocer a sus familiares. Pueden tener dificultades para hablar, leer o escribir. Pueden olvidar cómo cepillarse los dientes o peinarse el cabello. Más adelante, pueden volverse ansiosos o agresivos o deambular lejos de su casa. Finalmente, necesitan cuidados totales. Esto puede ser muy estresante para los familiares que deben encargarse de sus cuidados.
El Alzheimer suele comenzar después de los 60 años. El riesgo aumenta a medida que la persona envejece. El riesgo es mayor si hay personas en la familia que tuvieron la enfermedad.
Ningún tratamiento puede detener la enfermedad. Sin embargo, algunos fármacos pueden ayudar a impedir por un tiempo limitado que los síntomas empeoren.
El modelo tridimensional de organoides cerebrales viene a introducir una novedad. “Los descubrimientos logrados a través del sistema tridimensional de cultivo de organoides cerebrales creados a partir de células madre pluripotentes, inducidas y humanas aportan una estrategia novedosa para explorar los complejos mecanismos patogénicos de las enfermedades cerebrales en los seres humanos y desarrollar posibles intervenciones terapéuticas en modelos de minicerebros derivados de pacientes.
El método permite desarrollar una terapia individualizada según la firma genética específica y el fenotipo clínico de cada paciente”, señaló el doctor Guojun Bu, autor principal del trabajo y director del Departamento de Neurociencias en Mayo Clinic de Florida, además de director adjunto del Centro para Medicina Regenerativa en Mayo Clinic de Florida.
El estudio establece una nueva manera de abordar uno de los obstáculos principales de la investigación sobre la enfermedad de Alzheimer: la falta de un modelo que permita estudiar conjuntamente las placas de beta amiloide y los ovillos de proteína Tau. Durante años, se ha estudiado estas proteínas en animales de laboratorio, pero esos modelos no siempre reflejan el avance de la enfermedad dentro del cerebro humano. El estudio post mortem de cerebros humanos sólo permite conocer la última etapa de la enfermedad de Alzheimer. Hasta hoy, estas limitaciones dificultaron entender mejor el tipo de gen de un tipo de apolipoproteína, al que los estudios han identificado como el factor genético más fuertemente vinculado con la enfermedad de Alzheimer.
“Por lo tanto, existe la necesidad urgente de crear modelos relevantes para los humanos a fin de estudiar los efectos de los diferentes tipos de genes sobre la enfermedad de Alzheimer. Nuestro estudio descubrió que el tipo de gen APOE ε4 exacerbó la neurodegeneración en los organoides cerebrales derivados de células madre pluripotentes, inducidas y procedentes de pacientes con enfermedad de Alzheimer”, analizó el doctor Bu.
Mediante el empleo de células madre pluripotentes y reprogramadas de células de fibroblasto dérmico o células mononucleares periféricas de pacientes con enfermedad de Alzheimer, los investigadores del Laboratorio de Neurodegeneración en Mayo Clinic de Florida desarrollaron organoides vivos de 3 o 4 milímetros y similares a las estructuras del cerebro humano, incluidas capas de neuronas y ventrículos cerebrales.
“Nuestros modelos tridimensionales de organoides cerebrales creados a partir de células madre pluripotentes inducidas recapitulan algunos fenotipos fundamentales de la enfermedad de Alzheimer, entre ellos, neurodegeneración, beta amiloide y patología de la proteína Tau, los cuales se exacerban con el gen APOE ε4 o el estado de la enfermedad. Estos modelos innovadores son valiosos no solamente para estudiar el mecanismo de la enfermedad, sino también como plataforma para desarrollar terapias”, comentó Bu.
El estudio también descubrió que la conversión del gen APOE ε4 en gen APOE ε3, mediante edición genética, debilitó el avance de la enfermedad en los minicerebros desarrollados a partir de células de pacientes con enfermedad de Alzheimer. El estudio concluyó entonces que el APOE ε4 puede ser una buena diana terapéutica para ralentizar la aparición de los síntomas de la enfermedad de Alzheimer.
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