Nuevo soporte para cultivar redes de neuronas

Unos científicos han desarrollado un chip microfluídico, del tipo conocido como “órgano en un chip”, que puede alojar en su interior la formación de redes neuronales con mayor supervivencia y estabilidad que las que se consiguen con los métodos tradicionales de cultivo de neuronas in vitro. Esto supone un importante avance en el campo de la bioingeniería que nos acerca más hacia la medicina personalizada.

Este avance es obra de investigadores del grupo de Óptica, Fotónica y Biofotónica (GOFB) del Centro de Tecnología Biomédica en la Universidad Politécnica de Madrid (UPM), en colaboración con la Universidad Rey Juan Carlos (URJC) y el Instituto de Investigación Sanitaria de El Hospital Clínico San Carlos (IdISSC), en España todas estas entidades.

Uno de los temas más estudiados en el campo de la neurociencia es cómo el sistema nervioso central se organiza en una estructura extremadamente compleja. Para ampliar el conocimiento existente en este campo se emplean cultivos de neuronas in vitro.

Los cultivos de redes neuronales son un modelo de estudio simplificado para procesos de memoria, conectividad, y testeo de fármacos. Este tipo de cultivos se han realizado tradicionalmente en modelos 2D en placas de cultivo. El principal inconveniente que presenta esta metodología es su baja capacidad predictiva.

Para mejorar el modelo tradicional y obtener resultados con mayor poder predictivo, el equipo de investigación de la UPM, la URJC y el IdISSC ha diseñado y desarrollado, a partir de la combinación de técnicas microfluídicas y de micro y nanofabricación, un modelo de estudio alternativo más fiel a la realidad, uno de tipo “órgano en un chip”.

Un “órgano en un chip” es un dispositivo microfluídico que tiene como objetivo replicar la estructura de un tejido u órgano manteniendo su fisiología y funcionalidad. La gran ventaja de este modelo proviene del uso de la microfluídica que permite un control muy preciso de las condiciones del cultivo en tiempo real, algo que es impensable con los cultivos en placa tradicionales.

Recreación artística de cultivo de neuronas. (Ilustración: Amazings / NCYT)

Con todos estos antecedentes en mente, el equipo de investigación desarrolló un “órgano en un chip” que alojaba en su interior neuronas de invertebrado para estudiar la formación de redes neuronales entre estas y comparar su formación y evolución frente a los cultivos en placa convencionales en las mismas condiciones.

Los resultados de este estudio demuestran que, en comparación con los cultivos en placa, la formación de red en los chips es ligeramente más lenta, pero sobrevive en torno a una semana más, siendo además esta red más estable respecto a los cultivos en placa.

En opinión del investigador del GOFB de la UPM Pedro Herreros: “Con esta mejora de supervivencia y estabilidad de la red en los dispositivos “órgano en un chip”, este nuevo modelo de estudio se postula como alternativa en el estudio de cultivos de redes neuronales, permitiendo pruebas de fármacos y toxicidad en tiempo real y reduciendo o eliminando las limitaciones que han presentado los cultivo in vitro tradicionales.”

El avance en este campo de la bioingeniería y la microfluídica tiene como objetivo final alcanzar la medicina personalizada donde, obteniendo células de un paciente e introduciéndolas en un chip, se podrían probar diferentes fármacos y comprobar cuál es el más óptimo para cada persona.

El estudio se titula “Neuronal circuits on a chip for biological network monitoring”. Y se ha publicado en la revista académica Biotechnology Journal. (Fuente: UPM)