República Dominicana, noviembre de 2022. Los científicos de Mayo Clinic han creado modelos en miniatura de cerebros 3D creados en laboratorio a partir de células humanas para estudiar la adicción a los opioides y la respuesta al tratamiento para los opioides. Como resultado, el equipo ha descubierto cambios en neuronas cerebrales específicas de personas diagnosticadas con trastorno por consumo de opioides. El nuevo estudio, publicado en Molecular Psychiatry, ayuda a clarificar un posible objetivo terapéutico y se suma al conocimiento de la vía de la adicción a los opioides. 

«El cerebro humano es increíblemente complejo, y la manera en la que los opioides afectan el cerebro adicto sigue sin estar clara, a pesar del creciente número de muertes por sobredosis de opioides», dice la autora principal, la doctora Ming-Fen Ho, bióloga especialista en células madre de Mayo Clinic de Rochester.     

«Esta nueva tecnología de ‘cerebro miniatura’ nos da acceso para estudiar complejos trastornos cerebrales en humanos como nunca antes lo habíamos hecho», dice la Dra. Ho, que comenzó su carrera como enfermera y después obtuvo su doctorado en genética molecular: una nueva forma de continuar su pasión por ayudar a los pacientes. Como parte de su investigación sobre la adicción, la Dra. Ho pasó tiempo escuchando a los pacientes en la clínica para informarse más sobre sus experiencias con la adicción.    

En esta imagen se muestran modelos 3D en miniatura similares al cerebro, llamados organoides, a las 12 semanas de cultivo. Foto cortesía de la doctora Ming-Fen Ho.

Las sobredosis de opioides son un problema creciente en todo el mundo, según la Organización Mundial de la Salud. Millones de personas han adquirido una adicción a los opioides y recurren a tratamientos como la buprenorfina para reducir el deseo intenso de consumir y los síntomas de abstinencia.  

«Dado el amplio uso de opioides y la epidemia mundial de opioides, es fundamental que entendamos cómo los opioides y los fármacos utilizados para tratar el trastorno por consumo de opioides cambian la función de las neuronas cerebrales a nivel unicelular», afirma la Dra. Ho. 

Para el estudio, la Dra. Ho y su equipo crearon modelos 3D en miniatura similares al cerebro, llamados organoides. Los grupos de células en 3D del tamaño de un guisante comenzaron como células sanguíneas de pacientes diagnosticados con trastorno por consumo de opioides. Las células sanguíneas se colocaron en una placa de cultivo y se «reprogramaron» hasta alcanzar un estado similar al de las células madre, denominado células madre pluripotentes inducidas. Estas denominadas células maestras pueden ser inducidas a convertirse en cualquier célula del cuerpo, incluidas las neuronas cerebrales. 

«Las células crecen y se ensamblan por sí solas para replicar partes del cerebro, en este caso, la corteza prefrontal», dice la Dra. Ho. «Elegimos la corteza prefrontal porque en los estudios preclínicos y clínicos anteriores se ha identificado una implicación clave de esta región cerebral en la adicción». 

A continuación, el equipo estudió los efectos de dos fármacos en los organoides (oxicodona y buprenorfina) y realizó un análisis de las vías de cada uno de ellos. La Dra. Ho y su equipo descubrieron vías biológicas relacionadas con la adicción a los opioides a nivel unicelular. Los resultados indican una relación entre la adicción a los opioides y la inflamación, que se produce cuando el sistema inmunitario del cerebro está hiperactivo. 

«Nuestros estudios tienen implicaciones para los mecanismos moleculares que nos ayudarán a entender el efecto de los opioides en el cerebro, y un paso hacia el descubrimiento de nuevos agentes terapéuticos para el tratamiento o la prevención de la adicción a los opioides», dice la Dra. Ho. «Un siguiente paso importante de esta investigación consistirá en probar esas posibles terapias para el tratamiento de la adicción a los opioides mediante organoides generados a partir de personas sanas y de personas con adicción a los opioides».