Uma plataforma de matriz de múltiplos eletrodos para modelagem de epilepsia usando conjuntos cerebrais derivados de células-tronco pluripotentes humanas

Nas últimas décadas, uma explosão de descoberta de genes identificou centenas de genes que causam ou estão associados à epilepsia. No entanto, os mecanismos patogênicos não são tão bem explorados. Nosso laboratório estuda como as mudanças genéticas afetam o desenvolvimento inicial do cérebro e resultam em malformações cerebrais e epilepsia, uma doença debilitante caracterizada por convulsões crônicas.

As epilepsias genéticas têm sido tipicamente estudadas usando modelos animais, incluindo camundongos, peixes-zebra, drosófilos e coelhos. As células-tronco humanas têm sido usadas mais recentemente para modelar epilepsias genéticas, à medida que as técnicas para diferenciar células-tronco em tecido neurológico avançaram. Com o advento dos organoides cerebrais, você pode recapitular os aspectos estruturais do desenvolvimento do cérebro.

Medir a atividade eletrofisiológica e determinar biomarcadores da atividade relacionada à epilepsia a partir de organoides cerebrais e assemblóides é um desafio. Em parte, essa técnica é limitada porque os organoides cerebrais não podem ter convulsões como um animal intacto. No entanto, encontrar diferenças eletrofisiológicas neste modelo in vitro e respostas a tratamentos medicamentosos pode ajudar a determinar mecanismos patológicos e respostas terapêuticas em epilepsias genéticas.

A atividade eletrofisiológica pode ser avaliada usando gravações tradicionais de escalada de patch, gravações de campo locais com eletrodos e técnicas ópticas como imagens de cálcio e tensão de memória. O uso de gravações de matriz de vários eletrodos tem a vantagem de poder lançar duas gravações ao longo do tempo e gravar de vários locais de um assembloide simultaneamente.