MADRID, 19 Ago. (EUROPA PRESS) -
Investigadores de la Universidad Estatal de Ohio, en Estados Unidos, han desarrollado un cerebro humano casi completo en un plato de laboratorio que es igual de maduro que el cerebro de un feto de cinco semanas de edad. El organoide cerebral, diseñado a partir de células de piel humana adulta, es el modelo del cerebro humano más completo desarrollado, según uno de sus creadores, René Anand, profesor de Química Biológica y Farmacología en Ohio.
EL CEREBRO HA SIDO CULTIVADO EN UN LABORATORIO
El cerebro cultivado en el laboratorio, aproximadamente del tamaño de una goma de borrar, tiene una estructura identificable y contiene el 99 por ciento de los genes presentes en el cerebro fetal humano. Este sistema permitirá realizar pruebas éticas y más rápidas y precisas de medicamentos experimentales antes de las fases de ensayo y estudios avanzados de las causas géneticas y ambientales de los trastornos del sistema nervioso central.
"No sólo se ve cómo se desarrolla el cerebro, sino que diferencia los tipos de células que expresan casi todos los genes como un cerebro --apunta Anand--. Hemos luchado durante mucho tiempo tratando de resolver problemas complejos de la enfermedad cerebral que causa un tremendo dolor y sufrimiento. El poder de este modelo de cerebro predice muy bien la salud humana, ya que nos da mejores opciones y más pertinentes para poner a prueba y desarrollar otras terapias que los roedores".
Anand detallará la creación de su cerebro cultivado en el laboratorio este martes en el Simposio de Investigación del Sistema de Salud Militar, que se celebra en Ft. Lauderdale, Florida, Estados Unidos. Este experto, que estudia la asociación entre los receptores nicotínicos y trastornos del sistema nervioso central, trabajó para conseguir un modelo de la biología neuronal humana tras hallar resultados decepcionantes de un fármaco experimental para el autismo en un estudio con roedores.
Para ello, añadió la ingeniería de células madre a su programa de investigación y cuatro años más tarde, había construido una réplica del cerebro humano. Lo más importante que falta en este modelo es un sistema vascular, pero lo que contiene, una médula espinal, las principales regiones del cerebro, múltiples tipos de células, la señalización de circuitos e incluso una retina, tiene el potencial de acelerar dramáticamente el ritmo de la investigación en neurociencias, según el propio Anand, también profesor de Neurociencia.
"En las enfermedades del sistema nervioso central, permitirá analizar la susceptibilidad genética subyacente o influencias puramente ambientales, o una combinación", destaca. "La ciencia genómica infiere que hay hasta 600 genes que dan lugar al autismo, pero estamos atascados allí. Las correlaciones matemáticas y los métodos estadísticos son insuficientes por sí mismos para identificar la causalidad. Es necesario un sistema experimental. Se necesita un cerebro humano", añade.
La conversión de células de la piel adultas en células pluripotenciales --células madre inmaduras que pueden ser programadas para convertirse en cualquier tejido del cuerpo-- es un área de rápido desarrollo de la ciencia que hizo al investigador que descubrió la técnica, Shinya Yamanaka, ganador del Premio Nobel en 2012.
"Una vez que una célula se encuentra en ese estado pluripotente, puede convertirse en cualquier órgano si se sabe qué hacer para apoyar que se convierte en ese órgano --explica Anand--. El cerebro ha sido el santo grial, debido a su enorme complejidad en comparación con cualquier otro órgano. Otros grupos están tratando para hacer lo mismo", agrega.
Anand relata que empleó técnicas para diferenciar las células madre pluripotentes en células que están diseñadas para convertirse en tejido neural, componentes del sistema nervioso central u otras regiones del cerebro. "Ofrecemos el mejor ambiente y las condiciones que reproducen lo que está pasando en el útero para hacer que el cerebro sea posible", detalla sobre el trabajo que completó con su colega Susan McKay, investigadora asociada de Química Biológica y Farmacología.
Imágenes de alta resolución de los organoides revelaron el funcionamiento de las neuronas y sus extensiones portadoras de señales, los axones y las dendritas, así como astrocitos, oligodendrocitos y microglia. El modelo también activó marcadores para células que tienen las funciones clásicas excitatorias e inhibitorias en el cerebro, y que permiten a las señales químicas viajar a través de la estructura.
Se tarda unas 15 semanas para construir un modelo de sistema desarrollado para que coincida con un cerebro humano fetal de cinco semanas de edad. Anand y McKay han dejado que el modelo siga creciendo hasta el punto de 12 semanas, observando los cambios esperados de maduración. "Si lo dejamos llegar a 16 o 20 semanas, podría completarse, llenando ese 1 por ciento de los genes que faltan. No sabemos todavía", señala Anand.
Este experto y McKay ya han utilizado la plataforma para poner en marcha sus propios proyectos, creando modelos de organoides cerebrales de las enfermedades de Alzheimer, Parkinson y autismo en un plato. Tienen la esperanza de que, con un mayor desarrollo y la adición de un sistema de bombeo de sangre, el modelo podría emplearse para estudios de terapias para el accidente cerebrovascular. Para fines militares, el sistema ofrece una nueva plataforma para analizar la enfermedad de la Guerra del Golfo, la lesión cerebral traumática y el trastorno de estrés post-traumático.
