Un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, ha desarrollado un modelo híbrido en el que organoides de corteza cerebral humana crecen dentro de ratones modificados genéticamente y llegan a representar alrededor del 92 % del tejido cortical medido.

El estudio, publicado en la revista Nature, busca superar una de las principales limitaciones de los llamados “mini cerebros” de laboratorio: la dificultad para reproducir en una placa de cultivo la complejidad y las conexiones de un sistema nervioso vivo.

Los científicos partieron de organoides corticales humanos, fragmentos tridimensionales de tejido generados a partir de células madre pluripotentes. En lugar de implantarlos en un cerebro de ratón normal, crearon una línea de animales en la que el desarrollo de buena parte de la corteza y del hipocampo queda bloqueado mediante una estrategia genética.

Al nacer, estos ratones presentan una cavidad cerebral mucho más amplia, un espacio que permite que el tejido humano crezca sin competir en la misma medida con las neuronas del animal, según se explica en una nota de prensa.

Tras el trasplante en ratones recién nacidos, el tejido humano sobrevivió, aumentó de tamaño y estableció conexiones con diferentes estructuras del sistema nervioso del huésped. Los análisis mostraron actividad neuronal organizada dentro del injerto y conexiones que llegaban a otras zonas del cerebro y hasta la médula espinal. Los autores los denominan “xenocorticales”.

En 2022, el mismo grupo ya había demostrado que los organoides corticales humanos podían integrarse en cerebros de ratas y que sus neuronas maduraban mejor que las mantenidas en cultivo. Sin embargo, el cerebro del animal receptor imponía límites físicos y de conectividad.

En el nuevo modelo, al reducirse drásticamente la corteza del ratón, el tejido humano dispone de mucho más espacio para desarrollarse y formar una red extensa.

Los investigadores combinaron histología, análisis transcriptómicos a nivel de célula individual y espacial, resonancia magnética, trazado neuronal, imagen de calcio, electrofisiología y pruebas de comportamiento. En conjunto, estas técnicas apuntan a que las neuronas humanas no forman un simple implante aislado, sino que se integran funcionalmente en el circuito del roedor.

El experimento abre una nueva alternativa para estudiar el desarrollo del cerebro humano y enfermedades neurológicas en un organismo vivo. / Crédito: Unsplash/CC0 Public Domain.

Uno de los hallazgos más interesantes fue la aparición de neuronas de un tipo celular extremadamente escaso y relacionado con regiones humanas implicadas en la dinámica social y la toma de decisiones. Su presencia resulta clave, porque estos tipos celulares no habían sido generados previamente de esta manera en cultivo, según los investigadores.

La utilidad médica que plantea el trabajo es aún experimental, pero concreta. En una prueba de concepto, los científicos sometieron a los animales a cinco horas de hipoxia y observaron una respuesta marcada en el tejido humano, acompañada de alteraciones funcionales y de la marcha.

El objetivo es estudiar procesos del neurodesarrollo, lesiones por falta de oxígeno alrededor del nacimiento y enfermedades neurológicas o psiquiátricas ligadas a alteraciones de los circuitos cerebrales.

Diferentes expertos ajenos al estudio y consultados por Science Media Centre subrayaron que el injerto sigue siendo inmaduro y carece de una laminación cortical y una composición celular equivalentes a las de una corteza humana adulta. Además, todavía no se puede afirmar que las neuronas humanas sean necesarias o suficientes para producir comportamientos concretos. Algunos experimentos sofisticados se realizaron con pocos animales, por lo que deberán reproducirse con más individuos y diferentes líneas celulares.

En definitiva, se trata de una plataforma experimental en la que el tejido cerebral humano puede desarrollarse dentro de un organismo vivo y conectarse con su sistema nervioso.

Si el modelo demuestra ser reproducible y capaz de imitar mejor determinadas enfermedades con respecto a los organoides convencionales, podría abrir una nueva vía para estudiar cómo se forman y se alteran los circuitos cerebrales humanos y para probar posibles tratamientos en los próximos años.

Fuente: Levante - EMV