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Modelos tridimensionales avanzan estudios sobre enfermedad de Alzheimer en Mayo Clinic
Un modelo tridimensional de organoides cerebrales —un «minicerebro en una placa»— copia las estructuras del cerebro humano y brinda una nueva estrategia científica para explorar la patología de la enfermedad de Alzheimer, descubrió un estudio de Mayo Clinic publicado en Nature Communications. El estudio muestra que el minicerebro es un sistema tridimensional de organoides cerebrales derivados de células madre pluripotentes e inducidas que ofrece una nueva forma de analizar los factores de riesgo genético relacionados con la enfermedad de Alzheimer.
«Los descubrimientos logrados a través del sistema tridimensional de cultivo de organoides cerebrales creados a partir de células madre pluripotentes, inducidas y humanas aportan una estrategia novedosa para explorar los complejos mecanismos patogénicos de las enfermedades cerebrales en los seres humanos y desarrollar posibles intervenciones terapéuticas en modelos de minicerebros derivados de pacientes. El método permite desarrollar una terapia individualizada según la firma genética específica y el fenotipo clínico de cada paciente», señala el Dr. Guojun Bu, autor principal del trabajo y director del Departamento de Neurociencias en Mayo Clinic de Florida, además de director adjunto del Centro para Medicina Regenerativa en Mayo Clinic de Florida.
El estudio establece una nueva manera de abordar uno de los obstáculos principales de la investigación sobre la enfermedad de Alzheimer: la falta de un modelo que permita estudiar conjuntamente las placas de beta amiloide y los ovillos de proteína Tau. Durante años, se ha estudiado estas proteínas en animales de laboratorio, pero esos modelos no siempre reflejan el avance de la enfermedad dentro del cerebro humano. El estudio post mortem de cerebros humanos solo permite conocer la última etapa de la enfermedad de Alzheimer. Hasta hoy, estas limitaciones dificultaron entender mejor el tipo de gen de la apolipoproteína E (APOE, que incluye APOE ε2, APOE ε3 y APOE ε4), al que los estudios han identificado como el factor genético más fuertemente vinculado con la enfermedad de Alzheimer.
«Por lo tanto, existe la necesidad urgente de crear modelos relevantes para los humanos a fin de estudiar los efectos de los diferentes tipos de genes APOE sobre la enfermedad de Alzheimer. Nuestro estudio descubrió que la APOE ε4 exacerbó la neurodegeneración en los organoides cerebrales derivados de células madre pluripotentes, inducidas y procedentes de pacientes con enfermedad de Alzheimer», anota el Dr. Bu.
Mediante el empleo de células madre pluripotentes y reprogramadas de células de fibroblasto dérmico o células mononucleares periféricas de pacientes con enfermedad de Alzheimer, los investigadores del Laboratorio de Neurodegeneración en Mayo Clinic de Florida desarrollaron organoides vivos de 3 o 4 milímetros y similares a las estructuras del cerebro humano, incluidas capas de neuronas y ventrículos cerebrales.
«Nuestros modelos tridimensionales de organoides cerebrales creados a partir de células madre pluripotentes inducidas recapitulan algunos fenotipos fundamentales de la enfermedad de Alzheimer, entre ellos, neurodegeneración, beta amiloide y patología de la proteína Tau, los cuales se exacerban con el gen APOE ε4 o el estado de la enfermedad. Estos modelos innovadores son valiosos no solamente para estudiar el mecanismo de la enfermedad, sino también como plataforma para desarrollar terapias», comenta el Dr. Bu.
El estudio también descubrió que la conversión del gen APOE ε4 en gen APOE ε3, mediante edición genética, debilitó el avance de la enfermedad en los minicerebros desarrollados a partir de células de pacientes con enfermedad de Alzheimer. El estudio concluye que el APOE ε4 puede ser una buena diana terapéutica para ralentizar la aparición de los síntomas de la enfermedad de Alzheimer.
El estudio se financió parcialmente gracias al Centro para Medicina Regenerativa de Mayo Clinic.
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