MADRID 23 Sep. (EUROPA PRESS) –
Cerebros del tamaño de un guisante cultivados en un laboratorio han revelado por primera vez la forma única en que las neuronas pueden fallar debido a la esquizofrenia y el trastorno bipolar, según una investigación de la Universidad Johns Hopkins (Estados Unidos). Cabe recordar que estas enfermedades psiquiátricas afectan a millones de personas en todo el mundo. Sin embargo, son difíciles de diagnosticar debido a la falta de comprensión de su base molecular,
De esta forma, los hallazgos, recogidos en ‘APL Bioengineering’ podrían ayudar a los médicos a reducir el error humano al abordar estos y otros trastornos de salud mental que actualmente sólo pueden diagnosticarse con criterio clínico y tratarse con enfoques de medicación de prueba y error.
“La esquizofrenia y el trastorno bipolar son muy difíciles de diagnosticar porque ninguna parte específica del cerebro se activa. No se activan enzimas específicas como en el párkinson, otra enfermedad neurológica cuyo diagnóstico y tratamiento se basa en los niveles de dopamina, aunque aún no tiene cura definitiva”, apunta Annie Kathuria, ingeniera biomédica de la Universidad Johns Hopkins, quien dirigió la investigación. “Esperamos que en el futuro no solo podamos confirmar la esquizofrenia o el trastorno bipolar de un paciente a partir de los organoides cerebrales, sino que también podamos empezar a probar fármacos en ellos para determinar qué concentraciones podrían ayudarles a recuperar la salud”.
El equipo de Kathuria diseñó los organoides (versiones simplificadas de un órgano real) convirtiendo células sanguíneas y cutáneas de pacientes esquizofrénicos, bipolares y sanos en células madre capaces de producir diversos tipos de tejido similar al de un órgano. Mediante nuevos algoritmos de aprendizaje automático que clasifican la actividad eléctrica de las células del minicerebro, identificaron patrones de activación neuronal asociados con condiciones de salud y enfermedad. En cerebros reales, las neuronas se comunican entre sí mediante pequeños impulsos eléctricos.
Las características distintivas de la actividad cerebral de los organoides sirvieron como biomarcadores de esquizofrenia y trastorno bipolar, lo que ayudó al equipo a identificar qué organoides provenían de pacientes con dichas afecciones con una precisión del 83%. Esta cifra mejoró al 92% después de que el tejido cerebral recibiera sutiles descargas eléctricas destinadas a revelar más impulsos neuroeléctricos normalmente necesarios para la actividad cerebral.
Los patrones recién descubiertos involucraron un comportamiento electrofisiológico complejo único de los pacientes esquizofrénicos y bipolares, picos de activación neuronal y alteraciones en diferentes intervalos que sucedieron simultáneamente a través de diferentes parámetros que crearon una firma distintiva para ambos trastornos de salud mental.
“Al menos molecularmente, podemos comprobar qué falla al crear estos cerebros en una placa de cultivo y distinguir entre organoides de una persona sana, un paciente con esquizofrenia o un paciente bipolar basándonos en estas firmas electrofisiológicas”, desarrolla Kathuria. “Rastreamos las señales eléctricas producidas por las neuronas durante el desarrollo y las comparamos con organoides de pacientes sin estos trastornos mentales”.
Para estudiar cómo las células de los organoides formaban redes neuronales entre sí, las colocaron en un microchip equipado con conjuntos de múltiples electrodos que simulaban una rejilla eléctrica. Esta configuración les permitió optimizar los datos como si provinieran de un pequeño electroencefalograma (EEG), que los médicos utilizan para medir la actividad cerebral de los pacientes.
Completamente desarrollados, con un diámetro de aproximadamente tres milímetros, los organoides contienen diversos tipos de células neuronales presentes en la corteza prefrontal del cerebro, conocida por sus funciones cognitivas superiores. También contienen mielina, un material celular que envuelve los nervios como un aislante alrededor de los cables eléctricos para mejorar la interconexión de las señales que el cerebro necesita para comunicarse con el resto del cuerpo.
La investigación sólo involucró a 12 pacientes, pero los hallazgos probablemente tendrán aplicación clínica en el mundo real, matiza Kathuria, ya que podrían ser el comienzo de un importante banco de pruebas para terapias con medicamentos psiquiátricos.
El equipo trabaja actualmente con neurocirujanos, psiquiatras y otros neurocientíficos de la Facultad de Medicina de Johns Hopkins para recopilar muestras de sangre de pacientes psiquiátricos y analizar cómo diversas concentraciones de fármacos podrían influir en sus hallazgos. Incluso con una muestra pequeña, el equipo podría empezar a sugerir concentraciones de fármacos que podrían ser eficaces en un paciente si logran normalizar las condiciones del organoide, apunta Kathuria.
“Así es como la mayoría de los médicos administran estos medicamentos a sus pacientes, con un método de prueba y error que puede tardar seis o siete meses en encontrar el medicamento adecuado”, destaca Kathuria. “La clozapina es el medicamento más común recetado para la esquizofrenia, pero alrededor del 40% de los pacientes son resistentes a él. Con nuestros organoides, quizás no tengamos que pasar por ese período de prueba y error. Quizás podamos administrarles el medicamento adecuado antes”.
