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Con la implantación de “minicerebros” humanos en estos pequeños roedores, los científicos podrían encontrar la forma de mejorar la capacidad de producir modelos realistas de patologías neuropsiquiátricas humanas.
Minicerebros provenientes de células madre
Los minicerebros u organoides son pequeñísimas estructuras en 3D provenientes de células madre que imitan la función de los órganos y podrían ser determinantes para el estudio de enfermedades.
En la actualidad, un equipo de científicos ha logrado implantar este tejido cerebral humano en el cerebro de ratas de laboratorio, salvando significativas limitaciones previas.
Los detalles de la nueva técnica fueron publicados en la revista científica “Nature”, mediante un artículo en el que el equipo describe que el tejido cerebral proveniente de células madre humanas fue capaz de integrarse en el cerebro de pequeñas ratas recién nacidas; logrando influir en la conducta de los roedores bebés.
Este hallazgo podría llegar a mejorar la capacidad de producir modelos realistas de patologías neuropsiquiátricas humanas.
Estos minicerebros carecen de la conectividad presente en los organismos de la vida real
Los organoides cerebrales son una plataforma bastante prometedora para modelar el desarrollo y las patologías humanas. Sin embargo, estos minicerebros cultivados fuera del cuerpo humano carecen de la conectividad presente en los organismos de la vida real.
Lo que llega a restringir su maduración y no permite que se integren con otros circuitos neuronales encargados de controlar la conducta. Por lo tanto, limita la capacidad de los organoides para modelar patologías neuropsiquiátricas genéticamente complejas y que son definidas por el comportamiento.
Es la primera vez que las células llegan a madurar con éxito
En anteriores estudios se había intentado la implantación de organoides cerebrales humanos en cerebros de ratas adultas. Sin embargo, estas células no llegaron a madurar con éxito.
Esta vez, Sergiu Pasca, perteneciente a la Universidad de Stanford en California (EEUU), junto con su equipo lograron trasplantar organoides de cerebro humano en la corteza somatosensorial de cerebros de ratas bebés (el área encargada de recibir y procesar la información sensorial, como el tacto, de todo el cuerpo).
En el artículo de “Nature” se describe que, el equipo de científicos descubrió que los organoides maduraron, se integraron de manera parcial en los circuitos neuronales y lograron demostrar su funcionalidad en los cerebros de las pequeñas ratas.
Dicha integración fue lo que permitió el establecimiento de vínculos entre la actividad de las células humanas y el comportamiento animal aprendido. Con lo que pudieron demostrar que las neuronas trasplantadas fueron capaces de modular la actividad neuronal de los roedores e provocar el comportamiento de búsqueda de recompensa.
Por otro lado, también un grupo de neuronas de los minicerebros mostraron actividad en el momento en que los científicos desviaron los bigotes de las ratas. Lo que sugiere que las neuronas trasplantadas son capaces de responder a la estimulación sensorial.
Ante un avance muy significativo en el área de los organoides cerebrales
El equipo de estudio, en el que además participaron científicos pertenecientes a la Escuela Politécnica Federal (ETH) de Zúrich (Suiza); de la misma manera pudo constatar que al trasplantar células derivadas de 3 pacientes con el síndrome de Timothy (una enfermedad genética grave que se asocia con problemas cardíacos), se ponían de manifiesto defectos neuronales determinados.
Lo que logró demostrar la capacidad de este método de trasplante para revelar características de la patología hasta los momentos desconocidas, aseguraron los autores del estudio.
Los científicos sugirieron que este método podría representar un poderoso recurso para completar las investigaciones de laboratorio acerca del desarrollo y la enfermedad del cerebro humano. El equipo también señaló que, futuros estudios podrían permitir el descubrimiento de características de la enfermedad en células provenientes de pacientes que de otra manera serían esquivas.
La profesora de Investigación ICREA en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (España), Núria Montserrat; dijo que el estudio representa “un importante avance” dentro del campo de los organoides cerebrales.
La técnica permite el trasplante de minicerebros que capturan la base genética de una enfermedad
Hasta ahora, los organoides de cerebro han sido capaces de aportar conocimiento fundamental para poder entender mejor el desarrollo embrionario de este órgano. Además de ayudar a entender aspectos vinculados con la aparición de ciertas enfermedades.
Toda esta serie de avances venía limitada por aspectos significativos, tales como la falta de conectividad de los circuitos neuronales de forma similar a como pasa en el órgano nativo, explicaron la profesora, que no ha participado en la investigación de Pasca.
Montserrat le explicó a Science Media Centre España, que, a fin de superar dichas limitaciones, el equipo de estudio de Pasca ha logrado desarrollar una metodología que permite el trasplante de los minicerebros derivados a partir de células humanas sanas y de células que captan la base genética de una patología congénita extraña (como el síndrome de Timothy).
Finalmente, Montserrat dijo que, a pesar de que la investigación tiene implicaciones importantes, también pone de manifiesto que la aproximación metodológica ejecutada además presenta limitaciones significativas. Dado que las diferencias presentes entre el sistema nervioso humano y de los roedores pueden dar pie a interpretaciones erróneas. Así como fue advertido por Pasca y su equipo de científicos en las conclusiones de la investigación.