{"id":16004,"date":"2026-01-20T10:16:16","date_gmt":"2026-01-20T16:16:16","guid":{"rendered":"https:\/\/locus.uaa.mx\/?p=16004"},"modified":"2026-01-20T15:42:07","modified_gmt":"2026-01-20T21:42:07","slug":"investigadores-inventan-un-nuevo-modelo-de-cerebro-humanos-que-permite-analisis-de-enfermedades-y-descubrimiento-de-farmacos","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/comunicacion.uaa.mx\/revista\/?p=16004","title":{"rendered":"Investigadores Inventan un Nuevo Modelo de Cerebro Humano"},"content":{"rendered":"

\"\"<\/a><\/p>\n

Cultivados a partir de c\u00e9lulas madre pluripotentes inducidas, los “miBrains” integran los principales tipos de c\u00e9lulas cerebrales y modelan las estructuras cerebrales, las interacciones, actividades celulares e\u00a0 caracter\u00edsticas patol\u00f3gicas.<\/p>\n

Una nueva plataforma 3D de tejido cerebral humano, desarrollada por investigadores del MIT es la primera en integrar los principales tipos de c\u00e9lulas cerebrales, incluidas \u00a0neuronas, c\u00e9lulas gliales (c\u00e9lulas que protegen las neuronas) y la vasculatura (sistema que suministra al cerebro de sangre y ox\u00edgeno al cerebro), en un cultivo.<\/p>\n

Madurados a trav\u00e9s de las c\u00e9lulas madre pluripotentes inducidas de donantes individuales, estos modelos, denominados como Cerebros Multicelulares Integrados (miBrains por sus siglas en ingl\u00e9s), replican caracter\u00edsticas y funciones clave del tejido cerebral humano, son f\u00e1cilmente personalizables mediante edici\u00f3n gen\u00e9tica y pueden producirse en cantidades que permiten la investigaci\u00f3n a gran escala.<\/p>\n

A pesar de que cada unidad es m\u00e1s peque\u00f1a que una moneda, los miBrains podr\u00edan valer una fortuna para investigadores y farmac\u00e9uticas, que necesitan modelos de laboratorio m\u00e1s complejos para entender a profundidad la biolog\u00eda cerebral y el tratamiento de enfermedades.<\/p>\n

\u201cLos miBrain es el \u00fanico sistema in vitro que contiene los seis tipos principales de c\u00e9lulas presentes en el cerebro humano\u201d, afirma Li-Huei Tsai, Maestra Picower, directora de The Picower Institute for Learning and Memory y autora principal del estudio de acceso abierto que describe miBrains, publicado el 17 de octubre en las Proceedings of the National Academy of Sciences<\/em><\/p>\n

\u201cEn su primera aplicaci\u00f3n, miBrains permiti\u00f3 descubrir c\u00f3mo uno de los marcadores gen\u00e9ticos m\u00e1s comunes de la enfermedad de Alzheimer altera las interacciones celulares produciendo la patolog\u00eda\u201d, agreg\u00f3.<\/p>\n

Los coautores principales de Tsai son Robert Langer, profesor del Instituto David H. Koch (1962), y Joel Blanchard, profesor asociado de la Icahn School of Medicine at Mt. Sinai in New York, y ex investigador postdoctoral del Laboratorio Tsai. El estudio est\u00e1 dirigido por Alice Stanton, exinvestigadora postdoctoral en los laboratorios Langer y Tsai y actualmente profesora adjunta en la Harvard Medical School and Massachusetts General Hospital, y Adele Bubnys, exinvestigadora postdoctoral en el laboratorio Tsai y actual cient\u00edfica s\u00e9nior en Arbor Biotechnologies.<\/p>\n

Beneficios de dos tipos de modelos<\/strong><\/span><\/p>\n

Cuanto m\u00e1s fielmente un modelo recapitule la complejidad del cerebro, m\u00e1s adecuado ser\u00e1 para extrapolar el funcionamiento de la biolog\u00eda humana y c\u00f3mo las posibles terapias podr\u00edan afectar a los pacientes. En el cerebro, las neuronas interact\u00faan entre ellas y con varias c\u00e9lulas auxiliares, todas ellas agrupadas en un ambiente de tejidos tridimensional que incluye vasos sangu\u00edneos y otros componentes. Todas estas son interacciones necesarias para la salud, y cualquiera de ellas puede contribuir en una enfermedad.<\/p>\n

Un cultivo simple de uno o algunos tipos de c\u00e9lulas pueden ser creados en grandes cantidades con relativa facilidad y rapidez, pero no pueden comunicar a los investigadores la multitud de interacciones esenciales para comprender el funcionamiento o enfermedades del cerebro. Los modelos animales encarnan la complejidad del cerebro, pero su mantenimiento puede ser dif\u00edcil y caro, los resultados son lentos y, las diferencias con los modelos humanos son suficientes como para generar resultados ocasionalmente divergentes.<\/p>\n

Los miBrains combinan ventajas de cada tipo de modelo, conservando gran parte de la accesibilidad y velocidad de las l\u00edneas celulares cultivadas en laboratorio, a la vez que permiten a los investigadores obtener resultados que reflejan con mayor precisi\u00f3n la compleja biolog\u00eda del tejido cerebral humano. Adem\u00e1s, se derivan de pacientes individuales, lo que los hace personalizados seg\u00fan el genoma de cada individuo. En el modelo, los seis tipos de c\u00e9lulas se autoensamblan en unidades funcionales, que incluyen vasos sangu\u00edneos, defensas inmunol\u00f3gicas y conducci\u00f3n de se\u00f1ales nerviosas, entre otras caracter\u00edsticas. Los investigadores aseguran que los miBrains tambi\u00e9n posean una barrera hematoencef\u00e1lica capaz de restringir cuales sustancias pueden entrar en el cerebro, incluyendo la mayor\u00eda de los medicamentos tradicionales.<\/p>\n

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\u201cLos miBrain son un logro cient\u00edfico muy emocionante\u201d, afirma Langer. \u201cLas recientes tendencias hacia la disminuci\u00f3n del uso de modelos animales en el desarrollo de medicinas podr\u00edan convertir sistemas como este en herramientas cada vez m\u00e1s importantes para el descubrimiento y desarrollo de nuevos objetivos farmacol\u00f3gicos para humanos\u201d.<\/p><\/blockquote>\n

 <\/p>\n

Dos combinaciones ideales para modelos cerebrales funcionales<\/strong><\/span><\/p>\n

Dise\u00f1ar un modelo que integrara tantos tipos celulares present\u00f3 desaf\u00edos que requirieron muchos a\u00f1os para superarlos. De los m\u00e1s cruciales fue identificar un sustrato capaz de proveer de estructura f\u00edsica a las c\u00e9lulas y apoyar su viabilidad. El equipo de investigaci\u00f3n se inspir\u00f3 en el entorno que rodea a las c\u00e9lulas en el tejido natural, la matriz extracelular (MEC). La “neuromatriz” basada en hidrogel de miBrain imita la MEC cerebral con una combinaci\u00f3n personalizada de polisac\u00e1ridos, proteoglicanos y membrana basal que proporciona una base para los principales tipos celulares del cerebro, a la vez que promueve el desarrollo de neuronas funcionales.<\/p>\n

Una segunda mezcla tambi\u00e9n resultar\u00eda crucial: la proporci\u00f3n de c\u00e9lulas que dar\u00edan lugar a unidades neurovasculares funcionales. Las proporciones reales de los tipos celulares han sido objeto de debate durante las \u00faltimas d\u00e9cadas, e incluso las metodolog\u00edas m\u00e1s avanzadas solo ofrecen una orientaci\u00f3n aproximada, por ejemplo, entre el 45 % y el 75 % para los oligodendrocitos (c\u00e9lulas que metabolizan las neuronas) de todas las c\u00e9lulas o entre el 19 % y el 40 % para los astrocitos (c\u00e9lulas con funciones metab\u00f3licas, sin\u00e1pticas, sangu\u00edneas, etc).<\/p>\n

Los investigadores desarrollaron los seis tipos celulares a partir de c\u00e9lulas madre pluripotentes inducidas donadas por pacientes, verificando que cada tipo celular cultivado recreaba fielmente las c\u00e9lulas cerebrales naturales. Posteriormente, el equipo realiz\u00f3 iteraciones experimentales hasta encontrar un equilibrio de tipos celulares que dio como resultado unidades neurovasculares funcionales y correctamente estructuradas. Este laborioso proceso result\u00f3 ser una ventaja de miBrains: debido a que los tipos celulares son cultivados por separado, cada uno puede ser editado gen\u00e9ticamente para que el modelo resultante se adapte a la replicaci\u00f3n de estados espec\u00edficos de salud y enfermedad.<\/p>\n

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“Su dise\u00f1o altamente modular distingue a miBrain, ofreciendo un control preciso de las entradas celulares, los antecedentes gen\u00e9ticos y sensoriales, caracter\u00edsticas \u00fatiles para aplicaciones como el modelado de enfermedades y pruebas de f\u00e1rmacos”, dijo Stanton.<\/p><\/blockquote>\n

 <\/p>\n

Descubrimiento del Alzheimer con miBrain<\/strong><\/span><\/p>\n

Para probar las capacidades de miBrain, los investigadores iniciaron un estudio de la variante gen\u00e9tica APOE4, el predictor gen\u00e9tico m\u00e1s influyente en el desarrollo de la enfermedad de Alzheimer. Si bien, es sabido que la c\u00e9lula cerebral de los astrocitos es la principal productora de la prote\u00edna APOE, se desconoce el papel de los astrocitos portadores de la variante APOE4 en la patolog\u00eda de la enfermedad.<\/p>\n

MiBrain result\u00f3 ser ideal para esta tarea por dos razones. En primer lugar, integra los astrocitos con otros tipos de c\u00e9lulas cerebrales, de modo que se pueden imitar sus interacciones naturales con otras c\u00e9lulas. En segundo lugar, debido a que la plataforma permiti\u00f3 al equipo integrar los tipos de c\u00e9lulas individualmente, los astrocitos APOE4 pudieron estudiarse en cultivos donde todos los dem\u00e1s tipos de c\u00e9lulas portaban APOE3, una variante gen\u00e9tica que no aumenta el riesgo de Alzheimer. Esto permiti\u00f3 a los investigadores aislar la contribuci\u00f3n de los astrocitos APOE4 a la patolog\u00eda.<\/p>\n

En un experimento, los investigadores examinaron astrocitos APOE4 cultivados solos, en comparaci\u00f3n con los cultivados en miBrain APOE4. Descubrieron que solo en los miBrains los astrocitos expresaban muchos indicadores de reactividad inmunitaria asociados con la enfermedad de Alzheimer, lo que sugiere que el entorno multicelular contribuye a dicho estado.<\/p>\n

Los investigadores tambi\u00e9n rastrearon las prote\u00ednas amiloide (prote\u00ednas mal pleadas que contribuyen a diferentes enfermedades) y tau fosforilada (prote\u00edna tau modificada \u00fatil para la salud cerebral, pero en exceso causa problemas neurodegenerativos), asociadas con el Alzheimer, y observaron que los miBrains APOE4 las acumulaban, mientras que los miBrains APOE3 no, como se esperaba. Sin embargo, en los miBrains APOE3 con astrocitos APOE4, observaron que los miBrains APOE4 a\u00fan presentaban acumulaci\u00f3n de amiloide y tau.<\/p>\n

Posteriormente, el equipo profundiz\u00f3 en c\u00f3mo las interacciones de los astrocitos APOE4 con otros tipos de c\u00e9lulas podr\u00edan contribuir a la patolog\u00eda de la enfermedad. Estudios previos han implicado la interacci\u00f3n molecular con las c\u00e9lulas inmunitarias de la microgl\u00eda cerebral. Cabe destacar que, cuando los investigadores cultivaron miBrains APOE4 sin microgl\u00eda, su producci\u00f3n de tau fosforilada se redujo significativamente. Cuando los investigadores administraron APOE4 miBrains con medios de cultivo de astrocitos y microgl\u00eda combinados, la tau fosforilada aument\u00f3, mientras que cuando los administraron con medios de cultivo de astrocitos o microgl\u00eda \u00fanicamente, la producci\u00f3n de tau no aument\u00f3. Por lo tanto, los resultados aportaron nueva evidencia de que la comunicaci\u00f3n molecular entre la microgl\u00eda y los astrocitos es, de hecho, necesaria para la patolog\u00eda de la tau fosforilada.<\/p>\n

 <\/p>\n

En el futuro, el equipo de investigaci\u00f3n planea a\u00f1adir nuevas funciones a miBrains para modelar con mayor precisi\u00f3n las caracter\u00edsticas de los cerebros funcionales, como el uso de microflu\u00eddica para aumentar el flujo a trav\u00e9s de los vasos sangu\u00edneos o m\u00e9todos de secuenciaci\u00f3n de ARN unicelular para mejorar el perfilamiento neuronal.<\/p>\n

Los investigadores esperan que miBrains pueda impulsar los descubrimientos de investigaci\u00f3n y las modalidades de tratamiento para la enfermedad de Alzheimer y otras enfermedades.<\/p>\n

 <\/p>\n

“Dada su sofisticaci\u00f3n y modularidad, existen infinitas posibilidades futuras”, afirma Stanton. “Entre ellas, nos gustar\u00eda aprovecharlo para obtener nuevos conocimientos sobre los objetivos de la enfermedad, obtener lecturas avanzadas de la eficacia terap\u00e9utica y optimizar los veh\u00edculos de administraci\u00f3n de f\u00e1rmacos”.<\/p><\/blockquote>\n

 <\/p>\n

\u201cMe siento muy emocionada con la posibilidad de crear miBrains personalizados para cada persona\u201d, a\u00f1ade Tsai. \u201cEsto promete sentar las bases para el desarrollo de la medicina personalizada\u201d.<\/p>\n

El estudio recibi\u00f3 financiaci\u00f3n de la BT Charitable Foundation, Freedom Toghether Foundation, la Robert A. and Renee E. Belfer Family, Lester A. Gimpelson, Eduardo Eurnekian, Kathleen y Miguel Octavio, David B. Emmes, la Halis Family, el Picower Institute y un donador an\u00f3nimo.<\/p>\n

 <\/p>\n

David Orenstein | Bendta Schroeder |\u00a0The Picower Institute for Learning and Memory | Koch Institute<\/em><\/p>\n

Texto original por<\/span> Massachusetts Institute of Technology en Life Science Network<\/a><\/span><\/strong><\/p>\n

Traducci\u00f3n:<\/span> Ian Varela<\/span><\/strong><\/p>\n

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Cultivados a partir de células madre pluripotentes inducidas, los “miBrains” integran los principales tipos de células cerebrales y modelan las estructuras cerebrales, las interacciones, actividades celulares e  características patológicas. Una nueva plataforma 3D de tejido cerebral humano, desarrollada por investigadores del MIT es la primera en integrar los principales tipos de células cerebrales, incluidas  neuronas,…<\/p>\n

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