N.50 – Construcción de espinobots (robots biológicos)

Los sistemas biomiméticos tridimensionales (3D) ofrecen un amplio potencial para el estudio de sistemas biológicos in vitro, así como para el desarrollo y prueba de productos farmacéuticos.

En el estudio aquí reseñado, de investigadores de la University of Illinois at Urbana-Champaign, se prueba la hipótesis de que un segmento intacto de médula espinal lumbar de rata neonata formará uniones neuromusculares funcionales (NMJ) con tejido muscular ingenierizado en 3D, imitando el desarrollo parcial del sistema nervioso periférico (SNP). Los tejidos musculares se cultivan en un esqueleto de polietilenglicol impreso en 3D donde la desviación de la columna vertebral debida a la contracción muscular provoca el desplazamiento de los “pies” en forma de pilar.

Los resultados del estudio muestran que los explantes de médula espinal de rata neonata generan una extensión robusta y compleja de neuronas motoras y glía in vitro. Para desarrollar un “espinobot” se inervó el tejido muscular cultivado con un segmento intacto de la médula espinal lumbar de rata que alberga el generador de patrón central locomotor (PCL) de las extremidades posteriores. Dentro de los 7 días posteriores a la introducción de la médula espinal en el tejido muscular, se forman uniones neuromusculares funcionales, lo que resulta en el desarrollo de un SNP temprano in vitro. Los músculos recién inervados exhiben contracciones espontáneas medidas por el desplazamiento de los pilares en el esqueleto de polietilenglicol. Tras la excitación química, se produjeron contracciones musculares con un patrón de frecuencia constante. Estas secuencias de contracción / relajación sugieren la acción de una PCL espinal. La inhibición química con un bloqueador de los receptores neuronales de glutamato bloqueó efectivamente las contracciones.

Estos hallazgos muestran que una médula espinal de rata puede formar uniones neuromusculares funcionales ex vivo con un tejido muscular diseñado a una escala de tiempo ontogenéticamente similar. Los “espinobots” podrían usarse para estudiar enfermedades que afectan a las neuronas espinales motoras (como la esclerosis lateral amiotrófica (ELA)), y eventualmente conducir a prótesis biológicas.