TOKIO (Japón) – Los científicos han implantado e integrado con éxito células cerebrales humanas en ratas recién nacidas, creando una nueva forma de estudiar trastornos psiquiátricos complejos como la esquizofrenia y el autismo, y tal vez de probar tratamientos.
Estudiar cómo se desarrollan estos trastornos es increíblemente difícil: los animales no los experimentan como las personas, y los seres humanos no pueden ser simplemente abiertos para la investigación.
Los científicos pueden ensamblar pequeñas secciones de tejido cerebral humano derivado de células madre en placas de Petri, y ya lo han hecho con más de una docena de regiones cerebrales.
Pero en las placas, “las neuronas no crecen al tamaño que lo haría una neurona humana en un cerebro humano real”, dijo Sergiu Pasca, autor principal del estudio y profesor de psiquiatría y ciencias del comportamiento en la Universidad de Stanford.
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Y aisladas de un cuerpo, no pueden decirnos qué síntomas causará un defecto.
Para superar estas limitaciones, los investigadores implantaron las agrupaciones de células cerebrales humanas, llamadas organoides, en el cerebro de ratas jóvenes.
La edad de las ratas era importante: ya se habían implantado neuronas humanas en ratas adultas, pero el cerebro de un animal deja de desarrollarse a cierta edad, lo que limita la capacidad de integración de las células implantadas.
“Al trasplantarlas en estas etapas tempranas, descubrimos que estos organoides pueden crecer relativamente, se vascularizan [reciben nutrientes] por la rata y pueden cubrir aproximadamente un tercio del hemisferio [cerebral] de la rata”, dijo Pasca.
Dilemas éticos
Para comprobar la integración de las neuronas humanas con los cerebros y cuerpos de las ratas, se sopló aire a través de los bigotes de los animales, lo que provocó actividad eléctrica en las neuronas humanas.
Eso demostró una conexión de entrada: la estimulación externa del cuerpo de la rata fue procesada por el tejido humano en el cerebro.
A continuación, los científicos probaron lo contrario: ¿podrían las neuronas humanas enviar señales de vuelta al cuerpo de la rata?
Implantaron células cerebrales humanas modificadas para que respondieran a la luz azul, y luego entrenaron a las ratas para que esperaran una “recompensa” de agua de un surtidor cuando la luz azul brillara sobre las neuronas a través de un cable en los cráneos de los animales.
Al cabo de dos semanas, la luz azul pulsante hizo que las ratas se dirigieran al surtidor, según la investigación publicada el miércoles en la revista Nature.
El equipo ha utilizado ahora la técnica para demostrar que los organoides desarrollados a partir de pacientes con el síndrome de Timothy crecen más lentamente y muestran menos actividad eléctrica que los de personas sanas.
Según J. Gray Camp, del Instituto de Bioingeniería Traslacional de Roche, y Barbara Treutlein, de la ETH de Zúrich, esta técnica podría llegar a utilizarse para probar nuevos medicamentos.
Esto “lleva nuestra capacidad de estudiar el desarrollo, la evolución y la enfermedad del cerebro humano a un territorio desconocido”, escriben ambos, que no participaron en el estudio, en una reseña encargada por Nature.
El método plantea cuestiones potencialmente incómodas: ¿cuánto tejido cerebral humano puede implantarse en una rata antes de que cambie la naturaleza del animal? ¿Sería ético el método en primates?
Pasca argumenta que las limitaciones de la profundidad de integración de las neuronas humanas en el cerebro de la rata constituyen “barreras naturales”.
Los cerebros de las ratas se desarrollan mucho más rápido que los de los humanos, “así que el córtex de las ratas sólo puede integrar una parte”.
Pero en especies más cercanas a los humanos, esas barreras podrían dejar de existir, y Pasca dijo que no apoyaría el uso de la técnica en primates por ahora.
No obstante, afirmó que existe un “imperativo moral” para encontrar formas de estudiar y tratar mejor los trastornos psiquiátricos.
“Ciertamente, cuanto más humanos son estos modelos, más incómodos nos sentimos”, dijo.
Pero “los trastornos psiquiátricos humanos son, en gran medida, exclusivamente humanos. Así que vamos a tener que pensar con mucho cuidado… hasta dónde queremos llegar con algunos de estos modelos de cara al futuro”.