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Organoides cerebrales

Organoides cerebrales

Los organoides cerebrales son modelos de tejido 3D que representan una o más regiones del cerebro. Pueden superar las deficiencias de los modelos animales de cerebro y de cadáveres convencionales para producir resultados clínicamente relevantes.

Los organoides de cerebro se obtienen a partir de células madre pluripotentes inducidas humanas (hiPSC). Si se cultivan con los medios adecuados que contengan la combinación de factores de señalización, las células madre se diferencian en distintas células neuronales que maduran con el tiempo para asemejarse a estructuras de regiones del cerebro como el prosencéfalo o el mesencéfalo.

Los organoides cerebrales poseen un gran potencial para comprender el desarrollo del cerebro y las enfermedades neuronales. También se pueden utilizar para investigar trastornos genéticos y los efectos de compuestos. Sin embargo, captar la singularidad del cerebro humano requiere ensayos funcionales y sistemas de adquisición de imágenes de alto contenido.

Métodos para la monitorización y desarrollo de organoides cerebrales

Aquí se describen los métodos para la monitorización de organoides cerebrales 3D derivados de iPSC y para el análisis de su actividad funcional mediante el registro y análisis de las oscilaciones de calcio. La adquisición de imágenes en campo claro con segmentación basada en la inteligencia artificial (IA) puede ayudar a monitorizar la calidad del desarrollo de organoides haciendo un seguimiento del crecimiento en diámetro y forma. La actividad neuronal de los organoides de cerebro se puede determinar a partir de la actividad del calcio. Las imágenes confocales revelan la actividad del calcio para determinar la madurez de las neuronas. Asimismo, la organización celular se puede monitorizar a través de la adquisición de imágenes confocales con tinción diferencial.
 

Póster científico destacado: Monitorización del desarrollo de organoides y caracterización de las actividades de oscilación de calcio en organoides cerebrales 3D derivados de iPSC

Se desarrollaron organoides cerebrales a partir de células madre pluripotentes inducidas (iPSC) empleando métodos establecidos. Durante un periodo de 4-12 semanas de desarrollo, se monitorizó el tamaño y la morfología de los microtejidos de cerebro en desarrollo utilizando nuestras herramientas de análisis basadas en IA, el software de análisis de imágenes IN Carta®, para definir el tamaño y la forma de los tejidos. En los microtejidos seleccionados se analizaron, mediante la adquisición de imágenes confocales durante diferentes fases del desarrollo, la organización celular y la expresión de marcadores neuronales. Para la detección de actividades funcionales, los organoides se cargaron con un colorante sensible al calcio y, posteriormente, se registraron las oscilaciones de Ca2+ con el sistema de adquisición de imágenes de alto contenido ImageXpress® Confocal HT.ai. Se demuestra que la adquisición de imágenes de alto contenido junto con el análisis basado en IA utilizado con los organoides cerebrales 3D es una herramienta prometedora para cribados de compuestos y evaluaciones de la toxicidad.

 

Adquisición de imágenes de calcio de organoides cerebrales completos

Adquisición de imágenes de calcio de organoides cerebrales completos: a partir de la semana 4 se observó actividad del calcio en los organoides cerebrales cargados con el colorante FLIPR Calcium 6 (imagen superior derecha). La frecuencia de la actividad del calcio era baja, lo que sugiere que las neuronas del organoide en ese momento eran aún inmaduras. En la semana 13, la actividad del calcio parecía más sincronizada, lo que sugiere que las neuronas están interconectadas en una red funcional (imagen inferior derecha).

 

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