El desarrollo del cerebro humano es un proceso complejo fundamentado en un proceso de autoorganización a través del que se produce la proliferación de las células, su diferenciación y conexión con el objetivo de formar circuitos neuronales funcionales que se refinan mediante la experiencia sensorial. Ante esta fotografía uno de los principales desafíos que existen en la comprensión del desarrollo cerebral, particularmente a la hora de estudiar las enfermedades, es la falta de acceso al tejido cerebral.
Partiendo de esta problemática un grupo de investigadores pertenecientes a la Universidad de Stanford (Estados Unidos) ha logrado trasplantar neuronas humanas al cerebro de ratas recién nacidas. El equipo ha conseguido que este tejido cerebral se integre con el tejido cerebral de las ratas e influir en su comportamiento. Nos encontramos ante un importante avance científico que abre una nueva vía para el estudio de las enfermedades psiquiátricas, aunque no está exento de cuestiones relacionadas con la bioética. Los resultados de este trabajo han sido publicados por la revista científica Nature.
Los organoides neuronales representan un mecanismo prometedor para explorar el desarrollo humano y las enfermedades in vitro, pero se enfrentan a la limitación que supone la falta de conectividad de circuitos que existe en esta técnica. “Desarrollamos una plataforma novedosa en la que trasplantamos organoides corticales humanos (hCO, por sus siglas en inglés) en la corteza somatosensorial primaria (S1) de ratas inmunocomprometidas postnatales tempranas para examinar el desarrollo y la función de las células humanas in vivo”, explican los autores del estudio que se ha desarrollado bajo la dirección del doctor Sergiu Pasca.
Los responsables de la investigación enfatizan en que, a pesar del avance logrado, todavía existen “limitaciones temporoespaciales y entre especies que impiden la formación de circuitos neuronales humanos con alta fidelidad, incluso después del trasplante en las primeras etapas de desarrollo”
“Hemos demostrado que la t-Hco (neuronas de hCO trasplantadas) desarrolla tipos de células maduras que no se ven in vitro, y que la t-hCO se integra tanto anatómica como funcionalmente en el cerebro de los roedores. La integración de t-hCO en circuitos neuronales de roedores nos permitió establecer vínculos entre la actividad de las células humanas y el comportamiento animal aprendido, lo que demuestra que las neuronas t-hCO pueden modular la actividad de las neuronas de rata para impulsar respuestas conductuales”, exponen.
La plataforma desarrollada presenta varias ventajas en comparación con estudios previos similares en los que se han trasplantado células humanas al cerebro de roedores. La primera de estas ventajas es que el trasplante de hCO en la corteza cerebral se ha realizado en ratas posnatales, lo que favorece la referida integración a nivel tanto anatómico como funcional. La segunda de estas ventajas parte de la monitorización mediante resonancia magnética de t-hCO que posibilita examinar los injertos y su crecimiento en animales vivos.
Los responsables de la investigación enfatizan en que, a pesar del avance logrado, todavía existen “limitaciones temporoespaciales y entre especies que impiden la formación de circuitos neuronales humanos con alta fidelidad, incluso después del trasplante en las primeras etapas de desarrollo”.
Tal y como recogen en el diario El País, Pasca explica que no cree que estos roedores desarrollen nada que se asemeje a una conciencia humana. Esto no es posible dado el tipo de células empleadas en la investigación y la integración imperfecta de las mismas. Defiende la necesidad de nuevos modelos que permitan estudiar de mejor forma las enfermedades psiquiátricas.
El equipo ha comenzado con el síndrome de Timothy, rara enfermedad congénita que afecta a diferentes órganos como el corazón y el sistema nervioso y que implica riesgo de muerte súbita). Mediante el trasplante de tres pacientes a los cerebros de los roedores ya han logrado identificar una serie de defectos neuronales sobre los que no se tenía constancia hasta la fecha. Se investiga además otra docena de enfermedades relacionadas con el cerebro, entre las que se incluyen el autismo y la esquizofrenia.