Avance científico

Crean minicerebros con células humanas, los implantan en ratas y cambian su comportamiento

Investigadores de la Universidad de Stanford logran cultivar órganos 'in vitro' y trasplantarlos en animales recién nacidos

El avance podría servir para estudiar enfermedades neurológicas y psiquiátricas 

A transplanted human organoid labeled with a fluorescent protein in a section of the rat brain.

A transplanted human organoid labeled with a fluorescent protein in a section of the rat brain. / Universidad de Stanford

Valentina Raffio

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La historia que leerán a continuación parece ciencia ficción pero no lo es. Es ciencia a secas. Un equipo de investigadores ha logrado cultivar unos minicerebros a partir de células madre humanas, trasplantar estos organoides en ratas recién nacidas y, a partir de ahí, modificar el comportamiento de estos animales. El logro, presentado este miércoles en la revista científica 'Nature', ha sido descrito como "un avance sin precedentes". Y como una herramienta que, en un futuro, podría mejorar el estudio de enfermedades neurológicas y psiquiátricas humanas.

No es la primera vez que se logra crear un minicerebro en un laboratorio. De hecho, ya hay varios grupos de investigación que han conseguido adentrarse en este fascinante hito. Pero, a diferencia de estudios anteriores, esta es la primera vez que se logra crear un órgano 'in vitro', trasplantarlo a un roedor, observar cómo los tejidos humanos se integran con los del animal, se establecen conexiones neuronales nuevas y se desarrollan células típicamente humanas en el cerebro de una rata. Nunca antes una investigación había conseguido una sucesión de éxitos así.

"Este estudio representa un avance muy importante en el campo de los organoides cerebrales", explica Núria Montserrat, profesora de Investigación ICREA en el Instituto de Bioingeniería de Catalunya. Según comenta la científica en declaraciones al Science Media Center España, el punto fuerte de esta investigación es cómo consigue "superar los escollos" para la generación de este tipo de cultivos y cómo, a su vez, logra desarrollar una estrategia para lograr que estos organoides desarrollen características complejas.

"Este estudio representa un avance muy importante en el campo de los organoides cerebrales"

— Núria Montserrat

Estudio de enfermedades

El logro, liderado por el investigador Sergiu Pașca de la Universidad de Stanford, se ha desarrollado de la siguiente manera. En primer lugar, los científicos cosecharon un 'minicerebro' a partir de células madre humanas. Una vez creado este órgano 'in vitro', lo trasplantaron a una rata recién nacida (de entre 3 y 7 días). Los tejidos humanos se insertaron justo en un momento en que el cerebro del animal estaba en periodo de desarrollo. De ahí que, según apuntan los autores de esta investigación, se lograra conectar las células humanas con las del roedor.

El proceso se ha realizado con células de pacientes que padecen el síndrome de Timothy: una enfermedad congénita rara que afecta al neurodesarrollo. El trasplante de estas células en animales recién nacidos ha permitido a los investigadores estudiar las primeras etapas de desarrollo de estas células, su comportamiento y su impacto sobre la actividad neuronal. "El estudio mostró que las neuronas de los organoides tenían morfologías menos elaboradas, así como diferentes conexiones sinápticas y una actividad eléctrica modificada", explican los expertos en bioingenería J. Gray Camp y Barbara Treutlein en un análisis publicado en la revista 'News & views'.

La investigación no solo ha conseguido trasplantar con éxito un minicerebro, sino que ha logrado influir en el comportamiento de los animales. Por un lado, gracias a una técnica conocida como optogenética, se modificaron genéticamente las neuronas para que cada vez que estuvieran expuestas a una luz activaran determinadas proteínas. Por otro lado, se entrenó a los roedores para obtener una recompensa cada vez que se acercaban al bebedero. A partir de ahí, los científicos observaron que cuando estimulaban las neuronas de los minicerebros artificiales, las ratas se dirigían directamente en búsqueda de la recompensa.

La ética de los minicerebros

En un futuro, argumentan los expertos, los experimentos con minicerebros podrían suponer una "revolución" para el estudio de enfermedades neurológicas y psiquiátricas. Pero antes de tirar adelante este tipo de estudios, la propia comunidad científica pide reflexionar sobre las implicaciones bioéticas del uso de órganos artificiales. Por ejemplo. ¿Hasta qué punto se pueden crear minicerebros cada vez más complejos antes de que estos órganos puedan desarrollar una especie de conciencia propia? ¿Si esto ocurre tendremos que abrir un debate moral sobre su uso?

"Necesitamos impulsar el debate entre investigadores, expertos en bioética, reguladores y la sociedad en general para crear así un marco sobre la investigación y el uso de organoides que imitan los circuitos del cerebro humano", reflexionan J. Gray Camp y Barbara Treutlein sobre el futuro de este tipo de avances científicos.