Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han desarrollado un nuevo modelo tridimensional de tejido cerebral humano que podría cambiar la forma en que se investigan enfermedades como el Alzheimer. El modelo, bautizado como miBrain (Multicellular Integrated Brain), integra por primera vez los seis tipos celulares principales del cerebro humano en una sola estructura cultivada en laboratorio: neuronas, astrocitos, oligodendroglia, microglía, células endoteliales y pericitos.Cada tipo celular es cultivado de manera independiente a partir de células madre pluripotentes inducidas de un donante humano, lo que permite que los miBrains se personalicen según el perfil genético de una persona. Esto no solo abre la puerta a estudios más precisos de patologías neurológicas, sino también a desarrollar modelos de medicina personalizada con un alto grado de fidelidad biológica.Ventajas frente a modelos anterioresEn la investigación biomédica, los modelos celulares simples permiten experimentación rápida y a gran escala, pero no reproducen la complejidad de las interacciones celulares del cerebro humano. Los modelos animales, por su parte, ofrecen entornos biológicos complejos, pero son costosos, lentos y muchas veces sus resultados no se trasladan bien al contexto humano.Los miBrains combinan lo mejor de ambos mundos: la rapidez y accesibilidad de los cultivos celulares junto con la riqueza estructural y funcional del cerebro humano. Estas miniaturas cerebrales, de menos de 2 centímetros, imitan funciones clave como la conducción nerviosa, la formación de vasos sanguíneos y la presencia de barrera hematoencefálica, un filtro natural que regula qué sustancias pueden entrar en el cerebro.La barrera hematoencefálica, de hecho, representa uno de los mayores desafíos en el desarrollo de fármacos neurológicos. Tenerla presente en los miBrains permite evaluar con mayor precisión qué tratamientos podrían ser eficaces en pacientes reales.El camino para lograr funcionalidad cerebralDesarrollar un sistema que contuviera seis tipos celulares funcionales requirió resolver varios desafíos técnicos. Uno de los más complejos fue crear una estructura tridimensional que diera soporte físico y funcional a las células. Para ello, los científicos del MIT diseñaron una matriz hidrogel basada en el entorno extracelular natural del cerebro. Esta «neuromatriz» está compuesta por polisacáridos, proteoglicanos y membrana basal, que actúa como una especie de «andamio biológico» que favorece la supervivencia y organización de las células.Otro elemento crucial fue determinar la proporción exacta de cada tipo celular para lograr un equilibrio funcional. El número relativo de oligodendroglia, astrocitos y otras células en el cerebro humano ha sido motivo de debate durante décadas. El equipo del MIT tuvo que ajustar experimentalmente estas proporciones hasta conseguir unidades neurovasculares que funcionaran como en el cerebro real.Este enfoque modular, en el que cada célula se cultiva por separado, permite introducir alteraciones genéticas de forma controlada y estudiar su impacto de forma aislada o en conjunto con otras células. Esa flexibilidad es fundamental para modelar distintas enfermedades y probar posibles tratamientos.Un vistazo al Alzheimer desde dentroPara validar el potencial de los miBrains, el equipo los usó para estudiar el gen APOE4, el principal marcador genético asociado al Alzheimer. En este caso, se analizaron astrocitos que portaban la variante APOE4 y se compararon con otros que tenían la variante APOE3, considerada neutral frente a la enfermedad.Gracias a la posibilidad de mezclar diferentes variantes celulares, los investigadores descubrieron que los astrocitos APOE4, en presencia de microglía y otras células, mostraban un perfil inmunológico alterado y promovían la acumulación de proteínas tóxicas como beta-amiloide y tau fosforilada, características del Alzheimer. Curiosamente, cuando se retiraban las microglías del entorno, los niveles de tau fosforilada disminuían, lo que sugiere que la comunicación entre astrocitos y microglías es clave para el desarrollo de la patología.Esto permite observar con una claridad sin precedentes cómo interactúan las células cerebrales en situaciones de enfermedad, revelando mecanismos que podrían ser objetivos de nuevos tratamientos.Un futuro para la medicina personalizadaEl diseño modular de los miBrains no sólo facilita el estudio de enfermedades, sino que permite desarrollar terapias personalizadas. Al obtener células madre de un paciente y convertirlas en un miBrain, los científicos pueden probar diferentes fármacos y ver cuál funciona mejor para ese individuo. Esta idea de crear «cerebros en miniatura a medida» podría transformar el abordaje terapéutico en neurología y psiquiatría.El equipo de investigación ya trabaja en agregar nuevas funcionalidades a los miBrains, como integrar flujos sanguíneos mediante microfluidos y aplicar técnicas avanzadas como la secuenciación de ARN a nivel de célula individual para mapear en detalle el comportamiento de las neuronas.Este desarrollo fue posible gracias al trabajo conjunto de investigadores del MIT, el Hospital General de Massachusetts y el Instituto Picower para el Aprendizaje y la Memoria, entre otros. La investigación fue publicada en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences y financiada por diversas fundaciones, incluidas BT Charitable Foundation y Freedom Together Foundation.La noticia Un modelo de cerebro humano en laboratorio: la nueva herramienta del MIT para estudiar enfermedades neurológicas fue publicada originalmente en Wwwhatsnew.com por Natalia Polo.