Por primera vez para los científicos de células madre de la USC, el laboratorio de Giorgia Quadrato ha sido pionero en un novedoso modelo organoide del cerebro humano que genera todos los principales tipos de células del cerebelo, una región del rombencéfalo compuesta predominantemente por dos tipos de células necesarias para el movimiento, la cognición y la emoción: células granulares y neuronas de Purkinje.
por la Escuela de Medicina Keck de la USC
Esta es la primera vez que los científicos han logrado 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 en la revista Cell Stem Cell .
«El codesarrollo y la maduración reproducibles de los principales tipos de células del cerebelo en desarrollo en un modelo organoide humano proporcionan una nueva forma de explorar la biología subyacente del desarrollo y los trastornos del cerebelo y avanzar en intervenciones terapéuticas», explicó Quadrato, profesor asistente en el Centro Eli y Edythe Broad CIRM de Medicina Regenerativa e Investigación de Células Madre de la Facultad de Medicina Keck de la USC.
El cerebelo controla el movimiento y desempeña funciones importantes en las funciones cognitivas, incluido el lenguaje, el procesamiento espacial, la memoria de trabajo, las funciones ejecutivas y el procesamiento emocional.
La degeneración de las células de Purkinje se asocia con diversos trastornos neurodegenerativos y del neurodesarrollo, incluido el trastorno del espectro autista y la ataxia cerebelosa , una afección que afecta el movimiento muscular.
Otras neuronas dentro de los organoides (tanto neuronas excitadoras que comparten información como neuronas inhibidoras que inhiben el intercambio de información) formaron circuitos y mostraron actividad de red coordinada, lo que demuestra que también eran células nerviosas funcionales.
Además, los organoides formaron células progenitoras específicas de humanos, que están asociadas con el meduloblastoma, el tumor cerebral metastásico más prevalente en los 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 ser inducidos a formar características anatómicas como capas, reflejando el desarrollo normal del cerebro embrionario.
El modelo organoide crea una plataforma para descubrir nuevos tratamientos para una variedad de enfermedades.
«Este estudio proporciona un sistema modelo totalmente humano fisiológicamente relevante para dilucidar los mecanismos específicos del tipo de célula que rigen el desarrollo y la enfermedad del cerebelo», dijo Alexander Atamian, Ph.D. candidato en el Quadrato Lab y primer autor del estudio Cell Stem Cell .
Los coautores adicionales son Macella Birtele, Negar Hosseini, Tuan Nguyen, Anoothi Seth, Ashley Del Dosso y Marcelo P. Coba de la USC; Sandeep Paul, Neil Tedeschi y Ryan Taylor de Spatial Genomics; Ranmal Samarasinghe de UCLA; y Carlos Lois del Instituto de Tecnología de California.
Más información: Alexander Atamian et al, Organoides cerebelosos humanos con células de Purkinje funcionales, células madre (2024). DOI: 10.1016/j.stem.2023.11.013 . www.cell.com/cell-stem-cell/fu… 1934-5909(23)00430-7
