Los organoides revelan cómo proteger el cerebro contra la demencia y la ELA tras una lesión traumática

Una lesión cerebral traumática (LCT) puede cuadruplicar el peligro de desarrollar demencia y aumentar las probabilidades de padecer enfermedades neurodegenerativas como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA). En un nuevo estudio, publicado en Cell Stem Cell, científicos de la USC (Universidad del Sur de California, EE UU) han utilizado estructuras cerebrales humanas cultivadas en laboratorio, conocidas como organoides, para comprender por qué ocurre esto y de qué manera se podrían mitigar esos riesgos.

En la investigación, Jesse Lai y Joshua Berlind, del laboratorio de Células Madre de la USC, dirigido por Justin Ichida, usaron células madre humanas derivadas de pacientes para cultivar en el laboratorio dichos organoides cerebrales. A continuación, lesionaron estas estructuras con ondas ultrasónicas de alta intensidad.

Los cambios patológicos en la proteína TDP-43 eran más frecuentes en los organoides de pacientes con ELA o demencia, lo que hacía que sus células nerviosas fueran más propensas a la disfunción y la muerte tras la lesión

Según explican los autores “los organoides lesionados mostraron algunas de las características observadas en los pacientes con un traumatismo cerebral, como la muerte de las células nerviosas y cambios patológicos en las proteínas tau y TDP-43.

Cambios patológicos en una proteína

Los científicos descubrieron que los cambios patológicos en la proteína TDP-43 eran más frecuentes en los organoides derivados de pacientes con ELA o demencia frontotemporal, lo que hacía que sus células nerviosas fueran más propensas a la disfunción y la muerte tras la lesión.

Esto sugiere que el traumatismo cerebral podría aumentar aún más el riesgo de desarrollar estas enfermedades en pacientes con una predisposición genética. Las peores lesiones las sufrieron las células nerviosas que comparten información –las llamadas neuronas excitadoras– situadas en las capas profundas de los organoides.

La inhibición del KCNJ2 podría tener potencial como tratamiento posterior a una lesión o como profiláctico para atletas y otras personas con alto riesgo de LCT

Justin Ichida, lider del trabajo (Universidad del Sur de California)

Objetivo: proteger a las neuronas

En su búsqueda de formas de proteger a estas neuronas contra los efectos de la lesión cerebral traumática, los investigadores identificaron un gen llamado KCNJ2, que contiene instrucciones para fabricar canales que permiten el paso selectivo de potasio a través de la membrana celular,  lo que ayuda a la contracción y relajación muscular. La inhibición de este gen tuvo un efecto protector en organoides derivados de pacientes con y sin ELA, así como en ratones, tras una LCT.

“La inhibición de KCNJ2 podría reducir la muerte de células nerviosas tras un traumatismo cerebral”, afirma Ichida, líder del trabajo. “Esto podría tener potencial como tratamiento posterior a una lesión o como profiláctico para atletas y otras personas con alto riesgo de LCT”.

Referencia:

J. Lai, J. Berlind, J. Ichida “KCNJ2 inhibition mitigates mechanical injury in human brain organoids”, Cell Stem Cell