Fuente: Placidplace/Pixabay
Los científicos publicaron un nuevo estudio publicado en Scientific Reports que muestra una nueva plataforma que automatiza el crecimiento de los organoides cerebrales, ofreciendo a los neurocientíficos una mayor flexibilidad y control de calidad.
“Las crecientes demandas de experimentos a largo plazo, reproducibilidad, paralelización y análisis longitudinal impulsan el cultivo celular hacia la automatización”, escribieron los investigadores de la Universidad de California en Santa Cruz. «Este estudio muestra una solución microfluídica automatizada para el crecimiento y mantenimiento de organoides capaces de existir junto con otros dispositivos de control y detección a través de Internet de las cosas, lo que aumenta la capacidad de capitalizar la robótica de precisión para la experimentación automatizada».
Uno de los mayores desafíos de la neurociencia es tener cerebros humanos vivos en los que realizar investigaciones. Los neurocientíficos estudian el cerebro humano, el sistema nervioso central, así como los trastornos neurológicos y psiquiátricos para descubrir posibles tratamientos y curas. Los organoides cerebrales, estructuras similares al cerebro en 3D que consisten en células madre humanas, ofrecen una forma de estudiar enfermedades y trastornos cerebrales y probar medicamentos y tratamientos potenciales.
La historia de los organoides cerebrales es bastante reciente. En 2006, los científicos Shinya Yamanaka, ganador del Premio Nobel de Fisiología o Medicina 2012, y Kazutoshi Takahashi fueron los primeros en crear células madre pluripotentes inducidas (iPSC). El dúo creó células madre en un laboratorio aplicando cuatro factores de transcripción a las células maduras de la piel de los ratones. Los factores de transcripción son las moléculas que juegan un papel en la regulación de la expresión génica. Los factores de transcripción suelen ser proteínas, pero también pueden estar formados por ARN no codificante. Yamanaka y otros demostraron que esta técnica funcionó para las células de la piel humana en 2007.
El primer grupo tridimensional de células u organoides, incluidos los organoides cerebrales, surgió en 2009 utilizando iPSC. Una década después, en 2019, investigadores de la Universidad de California en San Diego, en asociación con Space Tango, enviaron una carga útil de cien organoides cerebrales humanos derivados de células madre a la Estación Espacial Internacional para avanzar en la comprensión de las enfermedades neurológicas y evaluar el impacto de la microgravedad en desarrollo neural
“Desarrollamos una plataforma de cultivo celular microfluídico automatizada para optimizar el crecimiento de organoides en 3D, la plataforma “Autocultivo””, escribieron los investigadores.
La plataforma Autoculture consiste en un chip organoide microfluídico hecho de polidimetilsiloxano (PDMS) con 24 pocillos que se pueden controlar individualmente, una interfaz de control, depósitos de reactivos refrigerados, bomba de jeringa, válvulas de distribución, depósitos de recolección y una incubadora. PDMS es un tipo de silicona muy adecuada para estudiar el comportamiento de las células madre neurales dadas sus propiedades flexibles, resistentes a la oxidación y tolerantes al calor. Autoculture tiene una integración de Internet de las cosas (IoT) con la nube de Amazon Web Services (AWS). Se puede operar de forma remota para iniciar, monitorear, detener, pausar, editar y diseñar experimentos a pedido.
“Al reducir las fluctuaciones de concentración en los medios de cultivo celular a través de la alimentación automática, los cultivos pueden experimentar una mayor homeostasis”, informaron los investigadores.
Los investigadores compararon los niveles de estrés de los organoides producidos por Autoculture frente al entorno de cultivo en suspensión tradicional. Según los científicos, su plataforma produce organoides con menos niveles de estrés.
“La reducción de los niveles de estrés en los modelos de organoides cerebrales es crucial para lograr la relevancia fisiológica”, escribieron los investigadores. «Según lo medido por la expresión reducida de enzimas glucolíticas, el entorno de la plataforma Autoculture da como resultado organoides de estrés reducido en comparación con las condiciones tradicionales de cultivo en suspensión».
Esta prueba de concepto de la automatización de la producción de organoides cerebrales allana el camino para que la robótica de precisión acelere la investigación y los descubrimientos en neurociencia en el futuro.
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