Un grupo de investigadores de la Universidad de Stanford han creado mini cerebros creados a partir de células humanas, después estos organoides los han implantado en ratas recién nacidas y así se han conseguido modificar su comportamiento. 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. El estudio se ha publicado en la revista Nature, en un artículo en el cual los autores describen que el tejido cerebral derivado de las células madre humanas se pudo integrar en el cerebro de las ratas, influyendo en su conducta. Los hallazgos de este experimento podrían ayudar a producir modelos realistas de enfermedades neuropsiquiátricas humanas.
El gran adelanto que supone la investigación es que estos organoides cerebrales creados significan una plataforma prometedora para modelar el desarrollo y las enfermedades humanas, todo y que, los organoides creados fuera del cuerpo no disponen de la conectividad que existe en los organismos de la vida real. Esta condición provoca que se restrinja su maduración, e impide que se integre con otros circuitos neuronales que controlan la conducta. Así pues, la capacidad de los organoides para modelar enfermedades neuropsiquiátricas genéticamente complejas y definidas por el comportamiento está limitada.
Conexión entre la actividad de las células y la conducta
No es la primera vez que se ha intentado conseguir este hito, en investigaciones anteriores se había intentado implantar organoides cerebrales humanos en cerebros de ratas adultas, pero no maduraron con éxito. Sergiu Pascua, de la Universidad de Stanford, y su equipo trasladaron 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. Según se explica a la revista, los investigadores descubrieron que los organoides maduraron, se integraron parcialmente en los circuitos neuronales y demostraron su funcionalidad en los cerebros de los roedores. Así se establecieron vínculos entre la actividad de las células humanas y el comportamiento que las ratas habían adquirido, demostrando que las neuronas trasplantadas modulaban la actividad neuronal de las ratas e impulsar el comportamiento de investigación de recompensa.
Además, un grupo de neuronas del organoide mostró actividad cuando los investigadores desviaron los bigotes de las ratas, lo cual indica que las neuronas trasplantadas pueden responder a la estimulación sensorial. El equipo, en el cual también participaron científicos de la Escuela Politécnica Federal (ETH) de Zurich, constató asimismo que al trasplantar células derivadas de tres pacientes con el síndrome de Timothy, una grave enfermedad genética asociada a problemas cardiacos, se manifestaban defectos neuronales específicos. Los investigadores aseguran que "esta técnica podría representar un poderoso recurso para complementar los estudios de laboratorio sobre el desarrollo y la enfermedad del cerebro humano".
Avance muy importante
"Un avance muy importante en el campo de los organoides cerebrales", así lo ha asegurado a la profesora de Recerca ICREA en el Instituto de Bioingeniería de Catalunya, Núria Montserrat. Hasta el momento, 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. A pesar de eso, todos los avances de la investigación venían limitados por aspectos relevantes, como la falta de conectividad de los circuitos neuronales de manera similar a cómo ocurre en el órgano nativo, recuerda a esta científica, que no ha participado en el estudio.
Por otra parte, indica a Science Media Centre España que "con el fin de superar estas limitaciones, el grupo del investigador Pașca ha desarrollado una metodología que permite trasplantar los mini cerebros derivados a partir de células humanas sanas y de células que capturan la base genética de una enfermedad congénita rara (síndrome de Timothy)".