Científicos "cultivan" cerebros humanos por primera vez

Son miniaturas creadas a partir de células de la piel, llamadas organoides cerebrales

Miden menos de cuatro milímetros y equivalen en desarrollo al órgano de un feto humano de unas nueve semanas de gestación
Arrojaron luz sobre la microcefalia y ayudarán a investigar el autismo y la esquizofrenia, explican en el Instituto de Biotecnología Molecular, de Viena

En la imagen, la sección de un cerebro de ratón, a la izquierda, y un organoide, a la derecha. En las dos hay células madre neuronalesFoto Reuters

Steve Connor/The Independent

Periódico La Jornada/Viernes 30 de agosto de 2013, p. 2

Científicos han cultivado por primera vez cerebros humanos en miniatura a partir de células de la piel en un laboratorio, como parte de un estudio sobre el desarrollo del más complejo de nuestros órganos, fuente de la creatividad y la conciencia humanas.

Los minicerebros miden menos de cuatro milímetros en sentido transversal, pero los investigadores afirman que equivalen en desarrollo al cerebro de un feto humano de unas nueve semanas de gestación, e incluso poseen la compleja estructura tridimensional de un verdadero cerebro embrionario.

Intentos anteriores de hacer crecer tejido cerebral en el laboratorio se han enfocado en cultivar neuronas en dos dimensiones en un plato plano con nutrientes, pero el estudio más reciente empleó una gota de gel nutriente como plataforma tridimensional, en la cual las células se organizaron solas para formar el órgano en miniatura.

Los científicos han llamado organoides cerebrales a esos cerebros primitivos. Han subrayado que las estructuras vivas están lejos de poder ser descritas como verdaderos cerebros humanos, con potencial de tener conciencia de sí mismos y del medio circundante, umbral de desarrollo que sería éticamente incorrecto cruzar, advirtieron.

Tres o cuatro milímetros no parecen mucho, pero para quien está acostumbrado a trabajar con un microscopio es un montón. Las zonas cerebrales individuales que encontramos en nuestros organoides no difieren mucho en tamaño de los órganos endógenos en esta etapa de desarrollo, comentó Juergen Knoblich, del Instituto de Biotecnología Molecular, en Viena.

Mucha complejidad

En absoluto, no es el objetivo de nuestro trabajo generar estructuras cerebrales de orden superior. Para nosotros, el asunto no es hacerlas más grandes; ya en este tamaño pueden tener mucha complejidad... este es uno de esos casos en que el tamaño de veras no importa, añadió el doctor Knoblich.

Los minicerebros fueron creados a partir de células de piel humana que fueron convertidas en células troncales por medio de una técnica bien establecida de ingeniería genética. De este modo se produjeron células troncales pluripotentes inducidas (iPS, por sus siglas en inglés), que luego fueron impulsadas por estimulantes químicos y nutrientes a desarrollarse en células cerebrales maduras, las cuales se organizaron solas en las estructuras rudimentarias de un cerebro embrionario, tales como la corteza cerebral.

El doctor Knoblich indicó que los organoides ya han arrojado luz sobre un trastorno llamado microcefalia, que es cuando el cerebro no alcanza el tamaño correcto en la matriz, y también podría ayudar a investigar padecimientos como autismo y esquizofrenia, los cuales involucran disfunciones desconocidas en el desarrollo cerebral temprano.

En fechas recientes se han hecho numerosos intentos de modelar tejido cerebral humano a partir de células humanas. Se ha generado un ojo, una glándula pituitaria e incluso un hígado, pero hasta ahora el más complejo de los órganos humanos, el cerebro, no ha sido susceptible a esos cultivos, añadió Knoblich. Esta técnica nos permite estudiar los rasgos específicamente humanos del desarrollo cerebral. Podemos analizar la función de los genes individuales en un entorno humano. Hemos podido modelar una enfermedad, la microcefalia, pero nos gustaría avanzar hacia trastornos más comunes, como la esquizofrenia y el autismo, expresó.

Hasta ahora se han realizado pruebas de fármacos en modelos animales y células humanas aisladas. Estos modelos de cultivos orgánicos ofrecen la posibilidad de probar medicamentos directamente, sin experimentos con animales, para obtener resultados mejor informados, añadió.

El estudio, publicado en la revista Nature, mostró que es posible convertir células de la piel en una forma especializada de tejido embrionario llamada neuroectodermo, que produce todos los componentes del cerebro y el sistema nervioso. Los organoides de un paciente de microcefalia no pudieron crecer tan rápido como otros, pero esto se puede corregir remplazando un gen defectuoso que causa el trastorno, mostró el estudio.

Andrew Jackson, de la Unidad de Genética Humana del Consejo de Investigación Médica, en Edimburgo, quien colaboró con el doctor Knoblich, dijo que los organoides cerebrales proporcionan una nueva forma de estudiar el cerebro humano, la estructura más compleja conocida, con aproximadamente 100 mil millones de neuronas y muchas veces ese número de conexiones cerebrales.

Poder generar tejido de tal complejidad en un cultivo de células es un avance significativo para el estudio de la enfermedad humana en el laboratorio, afirmó.

Oliver Brustle, experto en células troncales de la Universidad de Bonn, comentó: Estas estructuras no son sólo peculiares artefactos de laboratorio... los organoides recrean los primeros pasos en la formación de la corteza cerebral humana, y por tanto se prestan a estudios del desarrollo cerebral y de los trastornos del desarrollo neural.

© The Independent

Traducción: Jorge Anaya