Un grupo de fisiólogos japoneses ha logrado mantener vivos durante 25 días unos cerebros de ratones después de extraerlos del cráneo de los roedores. Durante ese tiempo, la actividad cerebral siguió sus ritmos circadianos habituales, con una intensidad reducida en las horas matutinas y completa durante el resto del día.
Experimentar en tejidos en cultivo puede facilitar el descubrimiento de fármacos porque los investigadores pueden manipular sistemáticamente el tejido y probar diferentes fármacos o combinaciones de fármacos. Sin embargo, cuando se estudia un sistema completo en el que muchas células deben interactuar entre sí, ha resultado difícil mantener el tejido “vivo” durante más de unos pocos días.
El tejido se seca rápidamente y muere a menos que se coloque en un medio de cultivo húmedo con los nutrientes apropiados. Por otro lado, sumergir tejido complejo en líquido puede dañar el tejido porque no permite la transferencia normal de gases entre ellos.
Para resolver este problema, los científicos de RIKEN BDR desarrollaron un dispositivo microfluídico que usa polidimetilsiloxano (PDMS), el material que a menudo se usa como antiespumante en medicamentos de venta libre. El dispositivo tiene un canal semipermeable rodeado por una membrana artificial y paredes sólidas de PDMS.
En lugar de estar constantemente inmerso en un fluido, el tejido se benefició de que el medio de cultivo circulara dentro del microcanal y pasara a través de la membrana permeable, lo que permitió un intercambio de gases adecuado. Esto suena simple, pero encontrar la configuración óptima resultó un desafío. Como señala el primer autor Nobutoshi Ota, “Controlar el flujo del medio fue difícil porque el microcanal que se formó entre las paredes del PDMS y la membrana porosa era inusual. Sin embargo,
El equipo probó el dispositivo utilizando tejido del núcleo supraquiasmático del ratón, una parte compleja del cerebro que gobierna los ritmos circadianos. Los propios ratones eran ratones knock-in en los que la actividad del ritmo circadiano en el cerebro estaba vinculada a la producción de una proteína altamente fluorescente.
Al medir el nivel de bioluminiscencia proveniente del tejido cerebral, pudieron ver que el tejido mantenido vivo por su sistema permaneció activo y funcional durante más de 25 días con una agradable actividad circadiana. En contraste, la actividad neuronal en el tejido mantenido en un cultivo convencional disminuyó en un 6% después de solo 10 horas.
Este nuevo método tendrá varios beneficios. A corto plazo, será útil para observar el desarrollo biológico y probar cómo responden los tejidos a las drogas. Los beneficios a largo plazo también son claros. “Este método se puede utilizar para más de tejidos explantados de animales”, dice Ota. “También mejorará la investigación sobre la organogénesis a través del cultivo a largo plazo y la observación que es necesaria para el crecimiento de tejidos y órganos”.
De hecho, el equipo está planeando experimentos a largo plazo utilizando su sistema para observar la formación de vasos sanguíneos y los movimientos de las células durante la formación de organoides.
Mayor información en: Nobutoshi OTA, Genki N. KANDA, Hiroyuki MORIGUCHI, et al. «A Microfluidic Platform Based on Robust Gas and Liquid Exchange for Long-term Culturing of Explanted Tissues». Analytical Sciences, Published: October 2019.