Usando células madre que pueden convertirse en otras células en el cerebro, un grupo de investigadores de la Universidad de Rutgers New Brunswick han desarrollado dos modelos experimentales, un modelo 3D en vivo «organoide» del cerebro y un modelo de cerebro de ratón con células humanas implantadas, para investigar el desarrollo cerebral temprano relacionado con el síndrome de Down.

El estudio, que se centra en el gen OLIG2 del cromosoma 21 humano, aparece en publicado en Cell Stem Cell. “Nuestros resultados sugieren que este gen es potencialmente un excelente objetivo terapéutico prenatal para revertir el desarrollo anormal del cerebro embrionario, reequilibrar los dos tipos de neuronas en el cerebro: excitadoras e inhibitorias. Un equilibrio saludable es fundamental, además de mejorar la función cognitiva postnatal”, dice Peng Jiang, profesor de Biología Celular y Neurociencia y uno de sus autores.

Por lo general, nacemos con 46 cromosomas, pero los bebés con síndrome de Down tienen una copia adicional del cromosoma 21, modificando la forma en que se desarrollan su cuerpo y su cerebro. Es la condición cromosómica más común diagnosticada y afecta a aproximadamente uno de cada 700 recién nacidos.

Los investigadores obtuvieron células de la piel de pacientes con síndrome de Down y las reprogramaron genéticamente a células madre pluripotentes inducidas por el hombre (hiPSCs). De acuerdo con las células madre embrionarias, las células especiales pueden desarrollarse en muchos tipos diferentes de células, incluidas las células cerebrales, durante la vida temprana y el crecimiento y son herramientas útiles para el desarrollo de fármacos y el modelado de enfermedades.

Modelo en 3D

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Ranjie Xu / Rutgers University-New Brunswick

Usando células cerebrales derivadas de células madre con una copia adicional del cromosoma 21, los científicos desarrollaron el modelo 3D de organoides cerebrales, que se parece al cerebro humano en desarrollo temprano. También desarrollaron el modelo de cerebro de ratón, con células cerebrales humanas derivadas de células madre implantadas en el cerebro de ratón un día después de que nacieron los ratones.

Los investigadores encontraron que las neuronas inhibitorias, que hacen que su cerebro funcione sin problemas, se produjeron en exceso en ambos modelos, y los ratones adultos tenían problemas de memoria. También encontraron que el gen OLIG2 juega un papel crítico en esos efectos y que inhibirlo llevó a mejoras.

Los científicos podrían utilizar la combinación del organoide cerebral y el modelo cerebral de ratón para estudiar otros trastornos del desarrollo neurológico, como el trastorno del espectro autista. También puede ayudar a los científicos a comprender mejor los mecanismos de la enfermedad de Alzheimer, un trastorno que afecta especialmente y de forma temprana a las personas con síndrome de Down.

Marian Benito