Organoides cerebrales con copas ópticas al día 60 de desarrollo
Revolución científica: implantan «minicerebros» derivados de células humanas a ratas recién nacidas
Los hallazgos podrían mejorar la capacidad de producir modelos realistas de enfermedades neuropsiquiátricas humanas
Un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford ha logrado cultivar unos minicerebros a partir de células madre humanas, trasplantar estos organoides en ratas recién nacidas y, gracias a esto, modificar el comportamiento de estos animales. Los organoides son diminutas estructuras en 3D derivadas de células madre que imitan la función de los órganos y podrían ser clave para el estudio de enfermedades.
La descripción del nuevo método lo ha publicado la revista científica Nature en un artículo en el que los autores describen que el tejido cerebral derivado de células madre humanas fue capaz de integrarse en el cerebro de ratas recién nacidas, influyendo en la conducta.
Los hallazgos suponen una revolución científica, ya que podrían mejorar la capacidad de producir modelos realistas de enfermedades neuropsiquiátricas humanas.
Según el artículo, los organoides cerebrales representan una plataforma prometedora para modelar el desarrollo y las enfermedades humanas; sin embargo, los organoides cultivados fuera del cuerpo carecen de la conectividad que existe en los organismos de la vida real.
Esto restringe su maduración e impide que se integren con otros circuitos neuronales que controlan la conducta. Limita, por tanto, la capacidad de los organoides para modelar enfermedades neuropsiquiátricas genéticamente complejas y definidas por el comportamiento.
Organoide humano trasplantado en el cerebro de una rata
En investigaciones anteriores, los científicos habían tratado implantar organoides cerebrales humanos en cerebros de ratas adultas, pero estas células no maduraron con éxito, por lo que no fue posible el estudio.
Ahora, Sergiu Pașca, de la Universidad de Stanford en California, y su equipo trasplantaron organoides de cerebro humano en la corteza somatosensorial de cerebros de ratas recién nacidas, el área responsable de recibir y procesar información sensorial, como el tacto, de todo el cuerpo.
Descubrieron que los organoides maduraron, se integraron parcialmente en los circuitos neuronales y demostraron su funcionalidad en los cerebros de los roedores, resume la revista.
Esta técnica podría representar un poderoso recurso para complementar los estudios de laboratorio sobre el desarrollo y la enfermedad del cerebro humano
Esta integración permitió establecer vínculos entre la actividad de las células humanas y el comportamiento animal aprendido, demostrando que las neuronas trasplantadas podían modular la actividad neuronal de las ratas e impulsar el comportamiento de búsqueda de recompensa.
Además, un grupo de neuronas del organoide mostró actividad cuando los investigadores desviaron los bigotes de las ratas, lo que indica que las neuronas trasplantadas pueden responder a la estimulación sensorial.
El equipo, en el que también participaron científicos de la Escuela Politécnica Federal (ETH) de Zúrich, constató asimismo que al trasplantar células derivadas de tres pacientes con el síndrome de Timothy –una grave enfermedad genética asociada a problemas cardíacos– se ponían de manifiesto defectos neuronales específicos.
Esto demuestra la capacidad de esta técnica de trasplante para revelar características de la enfermedad hasta ahora desconocidas, afirman los autores.
«Esta técnica podría representar un poderoso recurso para complementar los estudios de laboratorio sobre el desarrollo y la enfermedad del cerebro humano», sugieren los científicos, que señalan que investigaciones futuras podrían permitir descubrir características de la enfermedad en células derivadas de pacientes que de otro modo serían esquivas.
Núria Montserrat, profesora de Investigación ICREA en el Instituto de Bioingeniería de Cataluña, opina que el estudio representa «un avance muy importante» en el campo de los organoides cerebrales.
Hasta la fecha, los organoides de cerebro han aportado conocimiento fundamental para entender el desarrollo embrionario de este órgano, así como entender aspectos relacionados con la aparición de algunas patologías.
Todos estos avances venían limitados por aspectos importantes, tales como la falta de conectividad de los circuitos neuronales de manera similar a como ocurre en el órgano nativo, recuerda esta científica, que no ha participado en el estudio.
«A fin de superar estas limitaciones, el grupo del investigador Pașca ha desarrollado una metodología que permite trasplantar los minicerebros derivados a partir de células humanas sanas y de células que capturan la base genética de una enfermedad congénita rara (síndrome de Timothy)», indica a Science Media Centre España.
«Si bien el estudio tiene implicaciones importantes, también pone de manifiesto que la aproximación metodológica llevada a cabo presenta limitaciones importantes, dado que las diferencias entre el sistema nervioso humano y de rata pueden dar lugar a interpretaciones erróneas (tal y como apuntan los investigadores en las conclusiones de su estudio)».