Nuevos modelos cerebrales, sensores y herramientas de imagen aceleran el desarrollo de fármacos
Nuevos modelos de tejido cerebral en 3D, imágenes láser y sensores de organoides pretenden acelerar el desarrollo de fármacos para el Alzheimer y otras enfermedades neurológicas. El modelo del LMU replica los agregados del Alzheimer, el láser del MIT visualiza la barrera hematoencefálica a velocidad récord y el sensor de la UNC registra la actividad neuronal sin dañar los organoides.
Tres equipos de investigación independientes han presentado nuevas tecnologías destinadas a acelerar el estudio de las enfermedades cerebrales y el desarrollo de posibles tratamientos. Los avances incluyen un modelo tridimensional de tejido cerebral humano que replica la patología del Alzheimer, un método de imagen basado en láser que visualiza la barrera hematoencefálica a una velocidad sin precedentes y un sensor flexible que capta la actividad neural de organoides cerebrales diminutos.
En un estudio publicado en Nature Neuroscience, neurocientíficos del Hospital Universitario LMU desarrollaron un modelo tridimensional reproducible de tejido cerebral humano. El sistema utiliza células madre humanas convertidas en neuronas, astrocitos y células microgliales, que se auto-organizan en esferoides en una semana. El modelo expresa activamente genes y proteínas relevantes para la enfermedad de Alzheimer, y los investigadores lograron inducir la formación de agregados amiloides y disolverlos con nuevos fármacos. El equipo afirma que el sistema podría ayudar a acelerar el desarrollo de fármacos y está trabajando en la automatización robótica para fabricar cientos o miles de tejidos modelo de enfermedades para pruebas farmacológicas a gran escala.
Por separado, investigadores del MIT informan en Nature Methods que la luz láser caótica puede formar espontáneamente un "haz de lápiz" altamente enfocado bajo condiciones específicas. El haz permitió obtener imágenes tridimensionales de la barrera hematoencefálica humana a velocidades unas 25 veces más rápidas que las técnicas de referencia actuales, manteniendo una calidad de imagen similar. El método también permite observar en tiempo real cómo las células individuales absorben los fármacos. Solo requiere una entrada láser perfectamente alineada y alta potencia, sin ingeniería óptica compleja. Este avance podría ayudar a evaluar si los tratamientos para afecciones como el Alzheimer o la ELA realmente alcanzan sus objetivos en el cerebro.
Un equipo de la Universidad de Carolina del Norte en Chapel Hill ha creado un sensor tridimensional que envuelve los organoides cerebrales. A diferencia de los conjuntos de electrodos planos 2D, el sensor capta señales neurales desde todas las direcciones sin dañar el organoide ni requerir pegamento químico. Esto permite un uso repetido y reduce el tiempo de preparación de siete días a 10-20 minutos. Los investigadores, que han presentado una patente, prevén el sensor como un producto comercial para un cribado farmacológico más rápido y medicina personalizada, con posibles integraciones para la optogenética y la aplicación de fármacos por microfluídica.