Mientras el equipo de Sergiu Pașca averiguaba cómo hacer crecer tejido cerebral humano dentro de ratones, buscó la opinión de especialistas en ética, defensores de pacientes, filósofos y juristas. Los investigadores estaban creando un modelo en el que las neuronas humanas podrían crecer y conectarse con el sistema nervioso de un animal, lo que plantea interrogantes sobre cómo esas células podrían cambiar las capacidades del ratón y cómo debería protegerse su bienestar.
Las discusiones también involucraron a las personas a las que la investigación podría eventualmente ayudar. Muchos trastornos neurológicos siguen siendo difíciles de tratar y los investigadores tienen pocas formas de examinar el tejido cerebral humano vivo a medida que se desarrolla la enfermedad.
El equipo de Pașca en Stanford ha trasplantado tejido cerebral humano cultivado en laboratorio en ratones recién nacidos genéticamente modificados para desarrollarse sin la mayor parte de su corteza cerebral, la capa externa del cerebro. El tejido humano creció en ese espacio, constituyendo más del 90 por ciento del tejido cortical de los animales en volumen en tres meses. El resto de sus cerebros seguía siendo tejido de ratón. Las células nerviosas humanas formaron redes que se activaron juntas y extendieron las fibras hasta la médula espinal.
Publicado en Nature, el estudio ofrece a los investigadores una manera de investigar cómo las células cerebrales humanas en desarrollo responden a una lesión dentro de un sistema nervioso vivo, con el objetivo a largo plazo de estudiar enfermedades y probar tratamientos.
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“Estos modelos animales ofrecen una oportunidad única para estudiar cómo las alteraciones asociadas a enfermedades en los circuitos del cerebro humano se manifiestan en un sistema nervioso intacto”, dijo Pasca en un comunicado de prensa.
Organoides cerebrales humanos en crecimiento dentro de ratones
El equipo había trasplantado previamente tejido cerebral humano a ratas recién nacidas. Las células se desarrollaron más plenamente que las mantenidas en un plato, pero las propias neuronas de las ratas maduraron más rápido. La competencia por el espacio y las conexiones limitó el crecimiento del tejido humano.
Para el nuevo experimento, el equipo cultivó células madre humanas hasta convertirlas en organoides, pequeños grupos de tejido que reproducen algunas características de la corteza en desarrollo. Luego colocaron esos grupos en el espacio adicional en el cerebro de los ratones recién nacidos dos días después del nacimiento. Cada grupo contenía alrededor de 100.000 células.
A medida que el tejido crecía, Pașca y sus colegas rastrearon su actividad eléctrica y observaron cómo los ratones se movían y exploraban. Los animales aún podían caminar e investigar su entorno, aunque las pruebas mostraron diferencias en la coordinación de las patas y los patrones de movimiento.
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Siguiendo una herida tras los pasos de los ratones
La privación de oxígeno durante el embarazo o alrededor del parto puede contribuir a la parálisis cerebral. Para explorar cómo una lesión en el tejido cerebral humano en desarrollo podría afectar el movimiento, el equipo de Pașca registró a los ratones caminando, los expuso a cinco horas de oxígeno bajo y los analizó nuevamente dos días después.
El tejido trasplantado mostró signos de lesión e inflamación, y los ratones cambiaron su forma de caminar. Pasaban más tiempo con tres o cuatro patas en el suelo y mantenían las traseras plantadas por más tiempo. Los ratones sin injertos humanos se sometieron a la misma exposición al oxígeno pero no mostraron esos cambios.
El tejido humano provino de donantes sanos, lo que brindó al equipo una forma de estudiar cómo la privación de oxígeno por sí sola podría dañar las células en desarrollo.
Estudiando células que han sido difíciles de alcanzar
Los injertos también contenían células grandes y alargadas que se parecían a las neuronas de von Economo, un tipo de célula nerviosa que se encuentra en regiones del cerebro involucradas en la conciencia social y la toma de decisiones. Estas neuronas han sido difíciles de desarrollar en modelos de laboratorio y son especialmente vulnerables en la demencia frontotemporal, que puede cambiar la personalidad, el comportamiento o las habilidades lingüísticas de una persona antes de que aparezcan problemas de memoria prominentes.
Pașca espera cultivar tejido de pacientes con demencia frontotemporal para descubrir por qué estas células son vulnerables y si los tratamientos podrían protegerlas.
“Un argumento predominante cuestionó la ética de no realizar esta investigación frente al sufrimiento de cientos de millones de personas afectadas por trastornos neurológicos que hoy son [incurable] pero mañana podrían producirse tratamientos que descubramos utilizando este modelo”, dijo en el comunicado de prensa.
Este artículo no ofrece asesoramiento médico y debe utilizarse únicamente con fines informativos.
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