Una plataforma de matriz de electrodos múltiples para modelar la epilepsia utilizando ensamblajes cerebrales derivados de células madre pluripotentes humanas

En las últimas décadas, una explosión de descubrimientos genéticos ha identificado cientos de genes que causan o están asociados con la epilepsia. Sin embargo, los mecanismos patogénicos no están tan bien explorados. Nuestro laboratorio estudia cómo los cambios genéticos afectan el desarrollo temprano del cerebro y dan lugar a malformaciones cerebrales y epilepsia, una enfermedad debilitante caracterizada por convulsiones crónicas.

Las epilepsias genéticas se han estudiado típicamente utilizando modelos animales, incluidos ratones, peces cebra, drosófila y conejos. Las células madre humanas se han utilizado más recientemente para modelar epilepsias genéticas a medida que han avanzado las técnicas para diferenciar las células madre en tejido neurológico. Con el advenimiento de los organoides cerebrales, se pueden recapitular los aspectos estructurales del desarrollo cerebral.

La medición de la actividad electrofisiológica y la determinación de biomarcadores de la actividad relacionada con la epilepsia a partir de organoides y ensambles cerebrales es un desafío. En parte, esta técnica es limitada porque los organoides cerebrales no pueden tener convulsiones como un animal intacto. No obstante, encontrar diferencias electrofisiológicas en este modelo in vitro y respuestas a los tratamientos farmacológicos puede ayudar a determinar los mecanismos patológicos y las respuestas terapéuticas en las epilepsias genéticas.

La actividad electrofisiológica se puede evaluar utilizando registros tradicionales de escalada de parches, registros de campo local con electrodos y técnicas ópticas como imágenes de calcio y voltaje de memoria. El uso de registros de matriz de electrodos múltiples tiene la ventaja de poder realizar dos grabaciones a lo largo del tiempo y grabar desde múltiples ubicaciones de un ensamblaje simultáneamente.