Los científicos han cultivado diminutos organoides cerebrales humanos en el espacio para explorar nuevos tratamientos para la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson y lesiones de la médula espinal.
El entorno de baja gravedad de la Estación Espacial Internacional (EEI) permitió a los investigadores desarrollar organoides cerebrales en solo 72 horas, un proceso que normalmente toma meses en la Tierra.
Estos organoides, que son masas de células cultivadas artificialmente que imitan la estructura y función de un órgano humano, permitieron a los investigadores probar un enfoque novedoso para curar enfermedades neurológicas actualmente incurables.
El nuevo tratamiento prometedor, desarrollado por la empresa biotecnológica Axonis Therapeutics, utiliza un virus reprogramado para administrar terapia génica beneficiosa a las células del sistema nervioso central (SNC).
Estos virus modificados, conocidos como vectores virales, podrían ser particularmente útiles para tratar enfermedades de Alzheimer y Parkinson, así como lesiones de la médula espinal. Casi 600,000 estadounidenses son diagnosticados con Alzheimer o Parkinson cada año, y aproximadamente 18,000 nuevas lesiones de la médula espinal ocurren anualmente en los Estados Unidos.
Las pruebas indicaron que el tratamiento propuesto fue efectivo en ratones. Sin embargo, las terapias génicas que funcionan en modelos de roedores a menudo fracasan en humanos. Axonis Therapeutics necesitaba realizar pruebas utilizando un modelo preciso del SNC humano, lo que los llevó a intentar cultivar organoides cerebrales humanos en el espacio.
Si bien los científicos pueden cultivar células del SNC en la Tierra, la gravedad las obliga a organizarse en capas bidimensionales, lo que complica la cultivación de la estructura tridimensional y la complejidad funcional de los grupos de células cerebrales.
Los organoides cultivados en el espacio proporcionaron rápidamente un modelo muy preciso del cerebro humano, permitiendo a los investigadores de la EEI probar efectivamente la eficacia del nuevo tratamiento con vector viral.
“Realizar investigaciones en el espacio no es algo que normalmente se consideraría”, dijo Shane Hegarty, cofundador y director científico de Axonis Therapeutics. “Pero la oportunidad de aprovechar las condiciones de microgravedad puede liberar un gran potencial no explotado al empujar los límites de la ciencia en un entorno único”, agregó.
En agosto de 2023, Axonis Therapeutics envió frascos congelados de su vector viral, neuronas maduras y astrocitos—células que apoyan y mantienen las células nerviosas—en una misión de reabastecimiento a la EEI. Un equipo de investigadores luego inyectó estos materiales en un sistema especializado de cultivo celular llamado BioCell.
Cargaron el vector viral con un gen de proteína fluorescente. Si tenía éxito, las neuronas brillarían de un verde fluorescente después de que el gen fuera implantado.
En solo 72 horas, las células no solo se habían organizado en organoides cerebrales tridimensionales, sino que también brillaban.
El astronauta de la NASA Mike Barratt está procesando muestras de organoides cerebrales a bordo de la EEI para otro proyecto de investigación realizado este año.
Los investigadores de la EEI utilizaron un sistema especializado de cultivo celular llamado BioCell para cultivar los organoides cerebrales y probar la eficacia del vector viral. “El día decisivo fue cuando la tripulación realizó microscopía y vimos grandes agregados de tejidos verdes y brillantes en 3D,” dijo Sheila Nielsen, investigadora de BioServe Space Technologies, la organización de investigación que creó BioCell. “Shane y yo nos enviábamos imágenes de los organoides, y estábamos bastante emocionados porque no era algo que habían visto en el campo,” agregó.
Los virus son muy efectivos para infectar células e insertar material genético, lo que puede dañar las células y desencadenar una respuesta inmune. Sin embargo, los científicos pueden reprogramar los virus para que transmitan terapias génicas beneficiosas, proporcionando así un tratamiento dirigido para una enfermedad o lesión.
Este estudio demostró que el vector viral de Axonis Therapeutics podría administrar terapia génica a neuronas humanas. “Fue muy emocionante: pudimos validar tanto la capacidad de orientación de la terapia génica como mostrar que efectivamente formamos rápidamente modelos ensamblados 3D del cerebro humano,” dijo Hegarty. “El gran avance radica en la posibilidad de autoensamblar rápidamente neuronas y astrocitos maduros para formar un modelo del cerebro en condiciones de microgravedad, lo que no se puede hacer en la Tierra.”