Investigadores desarrollaron pequeños modelos de tejido cerebral a partir de células de pacientes con enfermedad de Alzheimer para estudiar cómo responden a determinados medicamentos. Los resultados podrían contribuir, a futuro, al desarrollo de tratamientos más personalizados para las personas afectadas por esta enfermedad.
Los modelos utilizados son conocidos como organoides cerebrales, estructuras desarrolladas en laboratorio que reproducen algunas características del tejido cerebral humano. En este caso, los científicos crearon organoides a partir de células de pacientes con Alzheimer y de personas sin la enfermedad.
El estudio también identificó diferencias en las partículas microscópicas liberadas por estos tejidos. Estas estructuras, conocidas como vesículas extracelulares, podrían convertirse en una fuente de biomarcadores para estudiar la progresión del Alzheimer y la respuesta a determinados medicamentos.
Los organoides permitieron estudiar distintas respuestas al tratamiento
La investigación se centró en el rombencéfalo, una región ubicada en la parte posterior del cerebro que participa en la regulación de funciones esenciales, como el sueño, la respiración y el ritmo cardíaco.
Los investigadores analizaron si los modelos desarrollados en laboratorio podían mostrar señales moleculares relacionadas con la respuesta al escitalopram, un medicamento de la familia de los inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina.
Este tipo de fármacos se utiliza habitualmente para controlar algunos síntomas neuropsiquiátricos que pueden aparecer en pacientes con Alzheimer, como depresión, ansiedad y agitación.
Los resultados mostraron que no todos los organoides reaccionaron de la misma manera. En algunos modelos derivados de pacientes, el tratamiento provocó cambios en proteínas relacionadas con la señalización de la serotonina y la comunicación entre las células cerebrales. En otros, la respuesta fue limitada o prácticamente inexistente.
Esta diferencia podría ayudar a identificar, en futuras investigaciones, qué grupos de pacientes tienen más probabilidades de responder a determinados tratamientos.
De células sanguíneas a tejido cerebral en laboratorio
Para crear los organoides, los investigadores utilizaron células sanguíneas obtenidas de personas con Alzheimer y de individuos sanos.
A través de un proceso de reprogramación, las células fueron convertidas en células madre pluripotentes inducidas. Estas células tienen la capacidad de transformarse en diferentes tipos celulares del organismo.
Posteriormente, fueron guiadas para desarrollarse como células cerebrales especializadas, incluidas neuronas capaces de producir serotonina. Con el tiempo, las células se organizaron en pequeñas estructuras tridimensionales de tejido cerebral, aproximadamente del tamaño de un guisante.
El estudio incluyó cientos de organoides que representaban a pacientes individuales con Alzheimer y a participantes sanos, lo que permitió comparar distintas características biológicas entre ambos grupos.
Los “mini cerebros” reprodujeron señales relacionadas con el Alzheimer
Los organoides desarrollados a partir de células de pacientes mostraron diferencias moleculares frente a los modelos obtenidos de personas sanas.
Entre las alteraciones observadas se encontraron cambios en proteínas relacionadas con la comunicación entre las neuronas, la inflamación y otros procesos vinculados con la enfermedad de Alzheimer.
Los investigadores también analizaron las vesículas extracelulares liberadas por los organoides. Estas partículas transportan proteínas y otras señales biológicas que pueden reflejar el estado de las células que las producen.
En los modelos derivados de pacientes con Alzheimer se detectaron menores niveles de algunas proteínas relacionadas con la comunicación neuronal, entre ellas RAB3A, NSF y ATCAY.
Estas alteraciones podrían aportar información sobre los procesos biológicos asociados con la enfermedad y ayudar a identificar posibles indicadores de su evolución.
Las vesículas extracelulares podrían funcionar como biomarcadores
Uno de los aspectos más relevantes del estudio fue el análisis de las vesículas extracelulares antes y después de la exposición al escitalopram.
Los investigadores observaron que algunas proteínas presentes en estas partículas cambiaban después del tratamiento, especialmente aquellas relacionadas con la señalización de la serotonina y las conexiones entre las neuronas.
Sin embargo, las respuestas fueron diferentes entre los distintos organoides. Mientras algunos presentaron cambios moleculares marcados, otros mostraron una reacción menor o nula.
Esta variabilidad podría ser útil para estudiar por qué algunos pacientes responden mejor que otros a determinados medicamentos.
A largo plazo, los científicos esperan que el análisis de estas partículas pueda contribuir al desarrollo de una especie de “biopsia líquida” capaz de aportar información sobre la presencia, el avance o las características específicas de la enfermedad de Alzheimer.
La investigación busca crear modelos cerebrales más completos
Los investigadores planean avanzar hacia organoides que incorporen otros elementos presentes en el cerebro humano, como células del sistema inmunitario y estructuras similares a los vasos sanguíneos.
La incorporación de estos componentes podría permitir que los modelos de laboratorio reproduzcan de manera más precisa las condiciones del tejido cerebral humano.
Sin embargo, los investigadores consideran que todavía se trata de una etapa inicial. Los organoides no son cerebros humanos completos y aún se necesitan nuevos estudios para determinar si los resultados obtenidos en laboratorio pueden traducirse en herramientas útiles para el diagnóstico o la selección de tratamientos.
El objetivo final es avanzar hacia una medicina más personalizada, en la que las características biológicas de cada paciente puedan ayudar a determinar qué tratamientos tienen mayores probabilidades de ser efectivos.
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