Investigadores de la Facultad de Medicina Keck de la Universidad del Sur de California (USC) en Estados Unidos han desarrollado un novedoso modelo de organoide cerebral humano que genera todos los tipos celulares principales del cerebelo con el objetivo estudiar el desarrollo de enfermedades de esta región del cerebro.

Se trata de una primicia para los científicos de la USC especializados en células madre, el laboratorio de Giorgia Quadrato, profesora adjunta de biología de células madre y medicina regenerativa, ha sido pionero con este modelo.

El cerebelo está formado predominantemente por dos tipos celulares necesarios para el movimiento, la cognición y la emoción: las células granulares y las neuronas de Purkinje. Es la primera vez que los científicos consiguen cultivar células de Purkinje que poseen las características moleculares y electrofisiológicas de las neuronas funcionales en un sistema totalmente humano. Estos avances en el modelado cerebral dirigido por organoides se han publicado recientemente en la revista ´Cell Stem Cell´.

"El codesarrollo y la maduración reproducibles de los principales tipos celulares del cerebelo en desarrollo en un modelo de organoide humano proporcionan una nueva forma de explorar la biología subyacente del desarrollo y los trastornos cerebelosos y de avanzar en las intervenciones terapéuticas", ha explicado Quadrato, profesora adjunta del Centro Eli y Edythe Broad CIRM de Medicina Regenerativa e Investigación con Células Madre de la Facultad de Medicina Keck de la USC.

El cerebelo controla el movimiento y desempeña un papel importante en las funciones cognitivas, como el lenguaje, el procesamiento espacial, la memoria de trabajo, las funciones ejecutivas y el procesamiento emocional.

La degeneración de las células de Purkinje está asociada a diversos trastornos del neurodesarrollo y neurodegenerativos, como el trastorno del espectro autista y la ataxia cerebelosa, una enfermedad que afecta al movimiento muscular.

La importancia de los organoides

Otras neuronas de los organoides -tanto excitadoras, que comparten información, como inhibidoras, que inhiben el intercambio de información- formaban circuitos y mostraban una actividad coordinada en red, lo que demostraba que también eran células nerviosas funcionales. Además, los organoides formaban células progenitoras específicas humanas, que están asociadas al meduloblastoma, el tumor cerebral metastásico más frecuente en niños. Esto convierte a los organoides en un modelo potencialmente útil para estudiar y encontrar tratamientos para este cáncer pediátrico.

Con las señales externas adecuadas, los organoides también podrían formar características anatómicas como capas, reflejando el desarrollo embrionario normal del cerebro.

El modelo de organoides crea una plataforma para descubrir nuevos tratamientos contra diversas enfermedades. "Este estudio proporciona un sistema modelo fisiológicamente relevante y totalmente humano para dilucidar los mecanismos específicos de cada tipo celular que rigen el desarrollo del cerebelo y las enfermedades", ha afirmado Alexander Atamian, doctorando del laboratorio Quadrato y primer autor del estudio.