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Generación de ensamblados cortico-motores humanos funcionales en 3D

Jimena Andersen1, Omer Revah1, Yuki Miura1

  • 1Department of Psychiatry and Behavioral Sciences, Stanford University, Stanford, CA 94305, USA; Stanford Brain Organogenesis Program, Wu Tsai Neurosciences Institute, Stanford University, Stanford, CA 94305, USA.

Cell
|December 17, 2020
PubMed
Resumen

Los investigadores crearon circuitos funcionales 3D cerebro-medula espinal-músculo humanos (ensambloides) para estudiar la generación de movimiento y las enfermedades neurológicas.

Palabras clave:
Los ensambladoscorteza cerebralconectividadCuerpo corticoespinalcélulas madre pluripotentes humanasy neuromuscularOptogenéticaorgánicosrastreo de la rabiala médula espinal

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Área de la Ciencia:

  • La neurociencia
  • Biología del desarrollo
  • Ingeniería de tejidos

Sus antecedentes:

  • Las vías descendentes de la corteza cerebral controlan el movimiento activando las neuronas del cerebro posterior y la médula espinal.
  • Estudios in vitro anteriores generaron componentes pero no un circuito multisináptico completo con células humanas.

Objetivo del estudio:

  • Montar ensamblados cortico-motores humanos funcionales en 3D utilizando organoides y esferoides musculares.
  • Investigar el autoensamblaje y la funcionalidad de los circuitos neuronales humanos que controlan el movimiento.

Principales métodos:

  • Derivación de los organoides de la corteza cerebral y del cerebro posterior/medula espinal de las células humanas.
  • Ensamblaje de organoides con esferoides del músculo esquelético humano en ensamblajes cortico-motores 3D.
  • Utilizó rastreo de rabia, imágenes de calcio y grabaciones de pinzas para evaluar la conectividad y la función del circuito.

Principales resultados:

  • Neuronas corticofugas demostradas que se proyectan y se conectan con los organoides de la médula espinal.
  • Neuronas motoras espinales confirmadas que se conectan con los esferoides musculares, permitiendo la contracción muscular al ser estimuladas.
  • Los ensamblados permanecieron morfológicamente y funcionalmente intactos durante un máximo de 10 semanas.

Conclusiones:

  • Los ensamblados cortico-motores 3D representan un nuevo modelo in vitro para estudiar el ensamblaje y la función de los circuitos neuronales humanos.
  • Este sistema muestra la capacidad de autoensamblaje de los cultivos 3D para crear circuitos funcionales.
  • Los ensambloides proporcionan una plataforma para comprender el desarrollo del control motor y las enfermedades neurológicas.