La ciencia dio un nuevo paso en el estudio del cerebro gracias a un desarrollo logrado por equipos de la Universidad Johns Hopkins y el Consejo Nacional de Investigación de Italia publicado en la revista Advanced Science.
Los investigadores lograron que los astrocitos mantengan su forma original fuera del cuerpo humano. El avance marca un hito para la comprensión de procesos relacionados con enfermedades neurodegenerativas.
Los astrocitos: piezas clave en la salud cerebral
Los astrocitos son las células más abundantes del sistema nervioso central. Su nombre proviene de la forma de estrella que adoptan cuando se encuentran en el cerebro, donde desarrollan funciones vitales como el mantenimiento del tejido nervioso, el apoyo a la comunicación neuronal y la protección de la barrera hematoencefálica. Además, participan en la eliminación de desechos y los procesos de reparación después de lesiones.
A pesar de los avances de la neurociencia, la naturaleza cambiante de estas células dificultó su observación y análisis. Como recordó Ishan Barman, bioingeniero de Johns Hopkins: “Es frustrante saber poco sobre la asombrosa diversidad de la morfología de los astrocitos, y tampoco sabemos mucho sobre la maquinaria molecular que subyace a estos cambios de forma”.
Cuando los científicos cultivan astrocitos en los laboratorios, estas células suelen perder sus características ramificaciones y adoptan un aspecto redondeado poco representativo de su estado funcional. El fenómeno ha sido una barrera para estudiar de qué manera su estructura influye en los procesos cerebrales reales.
A partir de esta problemática, Barman y su equipo plantearon una pregunta fundamental: “¿Cómo podemos replicar la forma in vivo pero mientras se encuentran in vitro?”. La respuesta requirió años de trabajo multidisciplinario e innovación en el diseño de entornos celulares.
El nanomaterial que imita el cerebro
El logro central del estudio se basa en el desarrollo de láminas de nanocables de vidrio pensadas para imitar el entramado natural del tejido cerebral. Al sembrar astrocitos en estas plataformas, las células recuperan su morfología estrellada y sus ramificaciones, tal como ocurre en el cerebro humano. “Cuando se cultivan en láminas de nanocables, los astrocitos recuperan su morfología en forma de estrella, se ramifican y maduran como lo hacen in vivo en el cerebro”, explicó Annalisa Convertino, coautora principal del estudio.
La superficie, completamente transparente y apta para la microscopía óptica, permite un análisis visual sin adulterar el comportamiento celular. Este avance se completó gracias a la utilización de técnicas de imagen de alta resolución en tres dimensiones y sin tinciones invasivas. De este modo, los científicos obtuvieron “vistas tridimensionales de alta resolución sin etiquetas fluorescentes ni tinciones invasivas”, detalló el equipo.
Impacto para la investigación biomédica
La posibilidad de estudiar astrocitos en su forma auténtica abre una vía hasta ahora cerrada para investigar cómo influyen en diferentes enfermedades y lesiones neurológicas. La disfunción de estas células se asocia de manera directa con patologías como Alzheimer y Parkinson. Comprender la relación entre estructura y función será decisivo para el desarrollo de nuevos tratamientos y terapias personalizadas.
El enfoque también apunta a la creación de plataformas de última generación, tales como organoides u órganos en chip, donde resulta indispensable conseguir la máxima fidelidad respecto al entorno natural de las células. “Este es un gran avance más allá de los modelos de cultivo plano y sienta las bases para una nueva generación de modelos de ‘cerebro en un chip’”, destacó Barman.
La unión entre el cultivo en láminas de nanocables y la observación en 3D no solo permite cuantificar la morfología, sino también analizar cómo los astrocitos crecen, se ramifican y se comunican en tiempo real. “Finalmente permite una cuantificación precisa de la morfología de los astrocitos”, señaló Anoushka Gupta, joven investigadora del equipo de Johns Hopkins, al medio estadounidense.
Una de las grandes apuestas es que este método pueda aplicarse a otras células y tejidos, acelerando el desarrollo de medicamentos y terapias personalizadas. Los investigadores prevén que otros laboratorios adopten esta técnica y logren validar sus resultados de manera independiente para consolidar el avance.
La plataforma basada en nanocables representa un progreso tecnológico que acerca a la ciencia a una comprensión completa del cerebro humano y sus enfermedades. Los siguientes pasos podrían definir el futuro de la biomedicina personalizada y la investigación cerebral avanzada.
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